ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ «ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ» Μεταπτυχιακή Διπλωματική εργασία ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ Διπλωματούχος Πολιτικός Μηχανικός Α.Π.Θ Τριμελής εξεταστικής επιτροπής: Α. Αναστασιάδης, Επίκουρος Καθηγητής (επιβλέπων) Κ. Πιτιλάκης, Καθηγητης Δ. Πιτιλάκης, Λέκτορας ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ

2 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ «ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ» Μεταπτυχιακή ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ του Προγράμματος Μεταπτυχιακών Σπουδών Αντισεισμικός Σχεδιασμός Τεχνικών Έργων Θέμα: ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ Σύντομη περιγραφή: Αντικείμενο της παρούσας εργασίας αποτελεί η διερεύνηση της μη-γραμμικής σεισμικής απόκρισης του κατάντη φράγματος τέλματος των Μεταλλείων Στρατωνίου στη Χαλκιδική. Ζητούνται τα εξής: - Βιβλιογραφική επισκόπηση σε ότι αφορά στη σεισμική απόκριση φραγμάτων τελμάτων. - Περιγραφή των απαιτούμενων έργων (τοπογραφία, σεισμοτεκτονικά, γεωλογικά, υδρογεωλογικά και γεωτεχνικά στοιχεία) καθώς και των παραμέτρων σχεδιασμού φραγμάτων τελμάτων (γεωμετρία, υλικά και στάδια κατασκευής, ενοργάνωση) με εφαρμογή σε μία πραγματική περίπτωση στην περιοχή του Στρατωνίου Χαλκιδικής. - Έλεγχος αξιοπιστίας δισδιάστατου μη-γραμμικού αριθμητικού προσομοιώματος με βάση μεθόδους οριακής ισορροπίας και ισοδύναμης γραμμικής προσέγγισης: εφαρμογή σε τυπική περίπτωση. ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ

3 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ «ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ» - Πραγματοποίηση αριθμητικών μη-γραμμικών αναλύσεων για διάφορα σεισμικά σενάρια και σεισμικές διεγέρσεις εισαγωγής. - Εκτίμηση μέγιστων οριζόντιων επιταχύνσεων για τις διάφορες σεισμικές διεγέρσεις εισαγωγής και τα διαφορετικά σεισμικά σενάρια σε διάφορες θέσεις στο σώμα του αναχώματος και σε συνθήκες ελευθέρου πεδίου. - Υπολογισμός παραμενουσών μετακινήσεων στο σώμα του αναχώματος για τις διάφορες σεισμικές διεγέρσεις εισαγωγής και τα διαφορετικά σεισμικά σενάρια. - Συγκριτική παρουσίαση και αποτίμηση της σεισμικής συμπεριφοράς και των παραμενουσών μετακινήσεων στο σώμα του αναχώματος που προκύπτουν από τις αριθμητικές αναλύσεις με αυτές που εκτιμώνται από απλοποιητικές προσεγγίσεις. Ο επιβλέπων καθηγητής : Αναστάσιος Αναστασιάδης ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ

4 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ «ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ» Ευχαριστίες Θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τους επιβλέποντες καθηγητές κ. Αναστάσιο Αναστασιάδη και κ. Κυριαζή Πιτιλάκη για την ευκαιρία μιας ξεχωριστής συνεργασίας, την εμπιστοσύνη που μου έδειξαν και την επιστημονική καθοδήγηση όχι μόνο κατά την εκπόνηση της εργασίας, αλλά και καθ όλη τη διάρκεια των μεταπτυχιακών μου σπουδών. Ιδιαιτέρως θα ήθελα να ευχαριστήσω τη κα. Σταυρούλα Φωτοπούλου, η συμβολή της οποίας στην εκπόνηση της παρούσας εργασίας ήταν ανεκτίμητη καθώς και οι πολύτιμες και εύστοχες υποδείξεις και παρατηρήσεις της σε όλα τα σχετικά με την εργασία θέματα. Επίσης ευχαριστώ τα μέλη της εταιρίας Ελληνικός Χρυσός Α.Ε. για την διάθεση όλων των απαιτούμενων στοιχείων και μελετών που απαιτήθηκαν για την εκπόνηση της παρούσας εργασίας καθώς και για την άμεση και άψογη συνεργασία και επικοινωνία μας. Τέλος, ένα μεγάλο ευχαριστώ οφείλω στους γονείς μου και τους στενούς μου φίλους για τη στήριξη που μου προσέφεραν και την εμπιστοσύνη που μου έδειξαν για μία ακόμη φορά. ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ

5 Περιεχόμενα Ευρετήριο εικόνων... I Ευρετήριο πινάκων... I ΠΕΡΙΛΗΨΗ... 3 ABSTRACT ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΧΟΣ ΤΗΣ ΠΑΡΟΥΣΑΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΔΙΑΡΘΡΩΣΗ ΤΗΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ ΤΕΛΜΑΤΩΝ ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΑΝΟΝΙΣΤΙΚΕΣ ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ ΒΑΣΙΚΑ ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ - ΣΕΙΣΜΙΚΕΣ ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΑΝΑΦΟΡΕΣ ΑΣΤΟΧΙΕΣ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ ΑΙΤΙΑ ΑΣΤΟΧΙΑΣ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ ΑΝΑΦΟΡΕΣ ΣΕ ΠΡΟΣΦΑΤΕΣ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΕΣ ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ, ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ, ΣΕΙΣΜΟΛΟΓΙΚΩΝ ΣΥΝΘΗΚΩΝ ΣΤΗΝ ΕΥΡΥΤΕΡΗ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΕΡΓΟΥ - ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΤΟΠΟΘΕΣΙΑΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΕΡΓΟΥ ΚΑΙ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ ΔΙΑΧΕΙΡΗΣΗΣ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΠΟΘΕΣΙΑΣ ΤΟΠΟΓΡΑΦΙΑ ΤΟΠΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ - ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΣΕΙΣΜΙΚΟΤΗΤΑ - ΣΕΙΣΜΟΤΕΚΤΟΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΤΕΛΜΑΤΩΝ ΑΝΑΧΩΜΑΤΑ ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ ΔΙΑΧΕΙΡΗΣΗΣ ΤΕΛΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΣΤΕΙΡΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΘΕΣΗΣ ΤΕΛΜΑΤΩΝ - ΑΝΑΧΩΜΑΤΩΝ ΔΙΑΧΕΙΡΗΣΗ ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗΣ ΚΑΙ ΔΙΗΘΗΣΗΣ I

6 4.1.3 ΣΗΡΑΓΓΑ ΕΚΤΡΟΠΗΣ ΑΝΑΧΩΜΑΤΑ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΞΗΡΗΣ ΑΠΟΘΕΣΗΣ ΓΕΝΙΚΑ ΖΩΝΕΣ ΑΝΑΧΩΜΑΤΩΝ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΥΛΙΚΑ ΑΝΑΧΩΜΑΤΩΝ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΑΠΟΘΕΣΗΣ ΣΤΑΔΙΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΑΝΑΧΩΜΑΤΟΣ ΓΕΝΙΚΑ ΦΑΣΕΙΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΝΟΡΓΑΝΩΣΗΣ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΕΥΣΤΑΘΕΙΑΣ ΚΑΤΑΝΤΗ ΑΝΑΧΩΜΑΤΟΣ ΑΝΑΛΥΣΗ ΟΡΙΑΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ - ΠΑΡΑΔΟΧΕΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΟΡΙΑΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΚΑΤΑΝΤΗ ΑΝΑΧΩΜΑΤΟΣ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΤΗ ΜΕΘΟΔΟ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΔΙΑΦΟΡΩΝ: ΜΕ ΔΙΑΔΟΧΙΚΗ ΜΕΙΩΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΑΝΤΟΧΗΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΜΕΘΟΔΟΥ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΔΙΑΦΟΡΩΝ ΚΑΤΑΝΤΗ ΑΝΑΧΩΜΑΤΟΣ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΑΝΑΧΩΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΜΕΘΟΔΟ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΔΙΑΦΟΡΩΝ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΚΑΤΑΝΤΗ ΑΝΑΧΩΜΑΤΟΣ - ΠΑΡΑΔΟΧΕΣ ΣΕΙΣΜΙΚΕΣ ΔΙΕΓΕΡΣΕΙΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΑΝΑΛΥΣΕΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΒΑΘΜΟΝΟΜΙΣΗΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΑΞΙΟΠΙΣΤΙΑΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑΤΟΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΑΝΕΛΑΣΤΙΚΩΝ ΑΝΑΛΥΣΕΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΜΟΝΙΜΩΝ ΜΕΤΑΚΙΝΗΣΕΩΝ: ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΩΝ ΑΝΑΛΥΣΕΩΝ ΜΕ ΑΠΛΟΠΟΙΗΜΕΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΥΣ ΜΟΝΙΜΕΣ ΟΡΙΖΟΝΤΙΕΣ ΜΕΤΑΚΙΝΗΣΕΙΣ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΟΛΙΣΘΗΣΗΣ ΜΕ ΤΗ ΜΕΘΟΔΟ ΤΩΝ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΔΙΑΦΟΡΩΝ II

7 7.2 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΝΟΥΣΩΝ ΜΕΤΑΤΟΠΙΣΕΩΝ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΟΛΙΣΘΗΣΗ ΜΕ ΑΠΛΟΠΟΙΗΜΕΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΥΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΜΕΘΟΔΟΣ NEWMARK ΆΚΑΜΠΤΟΥ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ RATHJE AND ANTONAKOS (2011) - ΑΣΥΖΕΥΚΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ BRAY AND TRAVASAROU (2007) ΣΥΖΕΥΓΜΕΝΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΩΝ ΑΝΑΛΥΣΕΩΝ ΜΕ ΑΠΛΟΠΟΙΗΜΕΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΥΣ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΑΝΑΦΟΡΕΣ III

8 Ευρετήριο εικόνων Εικόνα 2.1 Τύποι διαδοχικά αυξανόμενων φραγμάτων τελμάτων (Vick 1983) Εικόνα 2.2 Ενιαία (a) και πολλαπλές (b) Cross-Valley διαμορφώσεις χώρων απόθεσης (Vick 1990) Εικόνα 2.3 Ενιαία (a) και πολλαπλές (b) Side-Hill διαμορφώσεις χώρων απόθεσης (Vick 1990) Εικόνα 2.4 Ενιαία (a) και πολλαπλές (b) Valley-bottom διαμορφώσεις χώρων απόθεσης (Vick 1990) Εικόνα 2.5 Επιφάνεια του υδροφόρου ορίζοντα (phreatic surface ) (CANMET 1977) Εικόνα 2.6 Αστοχίες φραγμάτων τελμάτων για την χρονική περίοδο ( Chronology of major tailings dam failures as of March 22, 2011) Εικόνα 2.7 Σύγκριση αιτιών αστοχιών σε φράγματα τελμάτων σε σχέση με τον τύπο του φράγματος (ICOLD, 2001) Εικόνα 2.8 Kolontár Ουγγαρία - αστοχία φράγματος τελμάτων, 2010 ( Chronology of major tailings dam failures as of March 22, 2011) Εικόνα 2.9 Los Frailes αστοχία φράγματος τελμάτων της Ισπανίας, 1998 ( Chronology of major tailings dam failures as of March 22, 2011) Εικόνα 2.10 Merriespruit - αστοχία φράγματος τελμάτων στη Νότια Αφρική ( Chronology of major tailings dam failures as of March 22, 2011) Εικόνα 3.1 Οριζοντιογραφία: Όρια απόθεσης και αναχωμάτων, Λίμνες τελμάτων Chevallier, Δανειοθάλαμος Νο1 (ΤΜΚ) Εικόνα 3.2 Χώρος απόθεσης τελμάτων Εικόνα 3.3 Χάρτης ευρύτερης περιοχής του έργου Εικόνα 3.4 Περιοχή Μαντέμ Λάκκος και Στρατώνι Εικόνα 3.5 Περιοχή ξηρής απόθεσης του Κοκκινόλακκα Εικόνα 3.6 Σκαρίφημα της γεωτεκτονικής δομής της κεντρικής Μακεδονίας. PL: Πελαγονική ζώνη, AL: υποζώνη Αλμωπίας, PA: υποζώνη Πάικου, PE: υποζώνη Παιονίας (οι AL, PA και PE συνιστούν τη ζώνη Αξιού). CR: Περιροδοπική ζώνη, SM: Σερβομακεδονική μάζα, RH: Μάζα Ροδόπης Εικόνα 3.7 Γεωλογικός χάρτης της περιοχής μελέτης (Τροποποιημένα από τους γεωλογικούς χάρτες του Ι.Γ.Μ.Ε., κλίμακας 1:50.000, φύλλα Αρναία, Ιερισσός, Σταυρός, Στρατονίκη) Εικόνα 3.8 Χάρτης με τα μεγάλα ενεργά ρήγματα του Βόρειου Ελληνικού Χώρου, και τις διευθύνσεις των εφελκυστικών τάσεων που υπολογίσθηκαν από σεισμολογικά δεδομένα (πράσινα βέλη) και από τεκτονικές μετρήσεις (μαύρα βέλη) (Mountrakis et al., 2004) Εικόνα 3.9 Τα κυριότερα νεοτεκτονικά ρήγματα της Χαλκιδικής και τα αντίστοιχα επίκεντρα μεγάλων σεισμών (Pavlides & Kilias 1987) I

9 Εικόνα 3.10 Χάρτης της υπό μελέτης περιοχής όπου διακρίνεται με μπλε γραμμή το γεωλογικό ρήγμα του Στρατωνίου, με κόκκινη γραμμή το πιθανό ίχνος της ρωγμής του σεισμού του 1932 και με κίτρινο πλαίσιο ορίζεται η περιοχή οπού μπορεί να εμφανιστούν σεισμικές παραμορφώσεις σε περίπτωση μελλοντικής επαναδραστηριοποίησης (ζώνη ρήγματος) (Παυλίδης 2001) Εικόνα 3.11 Τα επίκεντρα όλων των σεισμών με μέγεθος Μw>2.0 που συνέβησαν στην ευρύτερη περιοχή μελέτης. Με κόκκινο τρίγωνο διακρίνονται οι θέσεις διαφόρων πόλεων και χωριών που βρίσκονται στην υπό μελέτη περιοχή (ΕΣΜ) Εικόνα 3.12 Χάρτης με τα ρήγματα της και τα επίκεντρα των σεισμών που συνέβησαν στην ευρύτερη περιοχή μελέτης (ΕΣΜ) Εικόνα 3.13 Τρισδιάστατη απεικόνιση των σεισμών της ευρύτερης περιοχής μελέτης. Το μέσο εστιακό βάθος βρέθηκε ίσο με 11 Km. Η πλειονότητα των σεισμών συμβαίνει μέχρι το βάθος των 20 Km. (ΕΣΜ) Εικόνα 3.14 Τα επίκεντρα όλων των σεισμών με μέγεθος Μw >2.5 με βάση την πληρότητα τους, που συνέβησαν στην ευρύτερη περιοχή μελέτης. Με κόκκινο αστέρι διακρίνονται τα επίκεντρα των 3 μεγάλων σεισμών της περιοχής με Μw>6.0. Με κόκκινα τρίγωνα έχουν ορισθεί οι θέσεις του Στρατωνίου και της Ιερισσού. Η συνεχής άσπρη γραμμή καθορίζει την εκδήλωση του ρήγματος που έδωσε τον σεισμό του 1932, ενώ με διακεκομμένη γραμμή είναι η πιθανή υποθαλάσσια συνέχεια του εν λόγω ρήγματος. Με κίτρινο χρώμα οροθετείται το ρήγμα του Γοματίου που συνδέεται με τον σεισμό του (ΕΣΜ) Εικόνα 3.15 Καμπύλη σεισμικής επικινδυνότητας με παράμετρο την μέγιστη εδαφική επιτάχυνση για την υπό έρευνα περιοχή για σκληρό τύπο εδάφους (βράχο) (ΕΣΜ) Εικόνα 3.16 Χάρτης σεισμικής επικινδυνότητας της περιοχής. Εκφράζει την πιθανότητα 10% υπέρβασης της τιμής της εδαφικής επιτάχυνσης τουλάχιστον 1 φορά τα επόμενα 50 χρόνια. Με μαύρα τρίγωνα σημειώνονται οι θέσεις του Στρατωνίου και Ιερισσός. (ΕΣΜ) Εικόνα 3.17 Τμηματοποίηση του ρήγματος του Στρατωνίου και θέση της περιοχής ξηρής απόθεσης του Κοκκινόλακα (ΕΣΜ) Εικόνα 4.1 Λεκάνη απόθεσης συμπυκνωμένων τελμάτων Εικόνα 4.2 Σήραγγα εκτροπής Εικόνα 4.3 Ανάντη ανάχωμα (ΤΜΚ) Εικόνα 4.4 Κατάντη ανάχωμα (ΤΜΚ) Εικόνα 4.5 Οριζοντιογραφία Σύστημα ενοργάνωσης ανάντη αναχώματος (ΤΜΚ) Εικόνα 4.6 Οριζοντιογραφία Σύστημα ενοργάνωσης κατάντη αναχώματος (ΤΜΚ) Εικόνα 4.7 Κάτοψη πιεζομέτρου δονούμενης χορδής (ΤΜΚ) II

10 Εικόνα 4.8 Τομές πιεζομέτρου δονούμενης χορδής (ΤΜΚ) Εικόνα 4.9 Βάθρο μέτρησης επιφανειακών μετακινήσεων (ΤΜΚ) Εικόνα 4.10 Γεώτρηση παρακολούθησης υδροφόρου ορίζοντα (ΤΜΚ) Εικόνα 5.1 Γεωμετρία κατάντη αναχώματος (ΥΜΚ) Εικόνα 5.2 Μέθοδος κάθετων φετών Εικόνα 5.3 Σχηματική τομή κατάντη αναχώματος μέσω του προγράμματος Slide Εικόνα 5.4 Στατικές συνθήκες: DAM_2 : γ=21kn/m 3, c= 5 kpa, φ=35⁰ (F.S.=1.474) Εικόνα 5.5 Στατικές συνθήκες: DAM_2 : γ=21kn/m 3, c= 5 kpa, φ=38⁰ (F.S.=1.637) Εικόνα 5.6 Στατικές συνθήκες: DAM_2 : γ=21kn/m 3, c= 5 kpa, φ=40⁰ (F.S.=1.753) Εικόνα 5.7 Σεισμικές συνθήκες: a h = a v = 0.12: DAM_2: γ=21kn/m 3, c= 5 kpa, φ=35⁰ (F.S.=0.934). 96 Εικόνα 5.8 Σεισμικές συνθήκες: a h = a v = 0.12: DAM_2: γ=21kn/m 3, c= 5 kpa, φ=38⁰ (F.S.=1.034). 96 Εικόνα 5.9 Σεισμικές συνθήκες: a h = a v = 0.12: DAM_2: γ=21kn/m 3, c= 5 kpa, φ=40⁰ (F.S.=1.107). 97 Εικόνα 5.10 Σεισμικές συνθήκες: a h = a v = -0.12: DAM_2: γ=21kn/m 3, c= 5 kpa, φ=35⁰ (F.S.=0.849) Εικόνα 5.11 Σεισμικές συνθήκες: a h = a v = -0.12: DAM_2: γ=21kn/m 3, c= 5 kpa, φ=38⁰ (F.S.=0.942) Εικόνα 5.12 Σεισμικές συνθήκες: a h = a v = -0.12: DAM_2: γ=21kn/m 3, c= 5 kpa, φ=40⁰ (F.S.=1.004) Εικόνα 5.13 Κρίσιμη επιτάχυνση a h = 0.18g για DAM_2: γ=21kn/m 3, c= 5 kpa, φ=35⁰ Εικόνα 5.14 Κρίσιμη επιτάχυνση a h = 0.23g για DAM_2: γ=21kn/m 3, c= 5 kpa, φ=38⁰ Εικόνα 5.15 Κρίσιμη επιτάχυνση a h = 0.27g για DAM_2: γ=21kn/m3, c= 5 kpa, φ=40⁰ Εικόνα 5.16 Σχηματική τομή κατάντη αναχώματος μέσω του προγράμματος FLAC Εικόνα 5.17 Συντελεστής ασφαλείας υπό στατικές συνθήκες F.S.= Εικόνα 5.18 Εμφάνιση επιφάνειας ολίσθησης υπό στατικές συνθήκες φόρτισης Εικόνα 6.1 Σχηματική τομή κατάντη αναχώματος μέσω του προγράμματος FLAC Εικόνα 6.2 Προσομοίωμα κατάντη αναχώματος στο FLAC Εικόνα 6.3 Καθορισμός των παραμέτρων της απόσβεσης Rayleigh (ξ min και f min ) Εικόνα 6.4 Συνθήκες προσομοίωσης πλευρικών ορίων και βάσης Εικόνα 6.5 Απεικόνιση των ορίων ελεύθερου πεδίου και των ιξωδών απορροφητικών ορίων στο FLAC για την περίπτωση εύκαμπτης βάσης (Itasca, 2011) Εικόνα 6.6 Χρονοϊστορίες διεγέρσεων των δέκα πραγματικών καταγραφών Εικόνα 6.7 Κανονικοποιημένα φάσματα απόκρισης των κινήσεων εισαγωγής συγκριτικά με το ελαστικό φάσμα σχεδιασμού για έδαφος κατηγορίας A (βράχος) σύμφωνα με τον Ευρωκώδικα III

11 Εικόνα 6.8 Τροποποιημένες χρονοϊστορίες επιτάχυνσης: NGA_765_Η1 και ΙΤΑCA_613_Η2 με βάση τα προτεινόμενα φάσματα απόκρισης του SHARE για την περιοχή του Στρατωνίου Εικόνα 6.9 Σύγκριση των φασμάτων απόκρισης των NGA_765_Η1 (475,975 χρόνια) και ΙΤΑCA_613_Η2 (2475 χρόνια) με τα προτεινόμενα Εικόνα 6.10 Σύγκριση Flac - EERA (ισοδύναμη γραμμική ανάλυση) για το σημείο 33 της ελεύθερης επιφάνειας αριστερά και για τη διέγερση ISESD_1210_H1 (elastic_03g_left) Εικόνα 6.11 Σύγκριση Flac - EERA (ισοδύναμη γραμμική ανάλυση) για το σημείο 40 της ελεύθερης επιφάνειας δεξιά και για τη διέγερση ISESD_1210_H1 (elastic_03g_left) Εικόνα 6.12 Σύγκριση Flac - EERA (ισοδύναμη γραμμική ανάλυση) για το σημείο 33 της ελεύθερης επιφάνειας αριστερά και για τη διέγερση ISESD_1210_H1, με απόσβεση (elastic_03g_left_rayl) Εικόνα 6.13 Σύγκριση Flac - EERA (ισοδύναμη γραμμική ανάλυση) για το σημείο 40 της ελεύθερης επιφάνειας δεξιά και για τη διέγερση ISESD_1210_H1, με απόσβεση (elastic_03g_left_rayl) Εικόνα 6.14 Σημεία στα οποία λαμβάνονται αποτελέσματα επιταχύνσεων και μετακινήσεων Εικόνα 6.15 Μέγιστη μετακίνηση για διέγερση NGA_459_H2_0,65g Εικόνα 6.16 Μέγιστη οριζόντια μετακίνηση για διέγερση NGA_459_H2_0,65g Εικόνα 6.17 Κατακόρυφες τομες στο ανάντη πρανές (Α-Α), στη στέψη (Σ-Σ) και στο κατάντη πρανές (Κ-Κ) του αναχώματος Εικόνα 6.18 Χροινοϊστορίες επιταχύνσεων στην Τομή Α-Α για σεισμικό σενάριο Εικόνα 6.19 Χροινοϊστορίες επιταχύνσεων στην Τομή Σ-Σ για σεισμικό σενάριο Εικόνα 6.20 Χροινοϊστορίες επιταχύνσεων στην Τομή Κ-Κ για σεισμικό σενάριο Εικόνα 6.21 Χροινοϊστορίες επιταχύνσεων στην Τομή Α-Α για σεισμικό σενάριο Εικόνα 6.22 Χροινοϊστορίες επιταχύνσεων στην Τομή Σ-Σ για σεισμικό σενάριο Εικόνα 6.23 Χροινοϊστορίες επιταχύνσεων στην Τομή Κ-Κ για σεισμικό σενάριο Εικόνα 6.24 Χροινοϊστορίες επιταχύνσεων στην Τομή Α-Α για σεισμικό σενάριο Εικόνα 6.25 Χροινοϊστορίες επιταχύνσεων στην Τομή Σ-Σ για σεισμικό σενάριο Εικόνα 6.26 Χροινοϊστορίες επιταχύνσεων στην Τομή Κ-Κ για σεισμικό σενάριο Εικόνα 7.1 Επιλογή επιφάνειας ολίσθησης σε βάθος 14 m Εικόνα 7.2 Προσομοίωμα μονοδιάστατης εδαφικής στήλης στο FLAC Εικόνα 7.3 (a) Newmark μοντέλο ολισθαίνουσας μάζας (b) Απεικόνιση του αλγορίθμου ολοκλήρωσης Newmark που προσαρμόστηκε από Wilson και Keefer (1983) Εικόνα 7.4 Προβλεπόμενες τιμές της μετατόπισης ολίσθησης ως συνάρτηση του Ts με ky = 0,05 (α) και ky = 0,1 (β) για το μοντέλο (PGA, PGV) Rathje and Antonakos (2011) IV

12 Εικόνα 7.5 (a) Πρόβλημα σεισμικής μετατόπισης πρανούς ύψους H και αρχικής δυσκαμψία Vs και (b) εξιδανικευμένη μη γραμμική συμπεριφορά με ένα τρόπο ολίσθησης που χρησιμοποιούνται σε Bray and Travasarou (2007) Εικόνα 7.6 Τάσεις από το μοντέλο των Bray and Travasarou (2007): (a) πιθανότητα για αμελητέες μετατοπίσεις, (b) μέση εκτίμηση μετατόπισης για σεισμό Mw = 7 σε απόσταση 10 χλμ., (c) σεισμική μετατόπιση ως συνάρτηση της κρίσιμης επιτάχυνσης για αρκετές εντάσεις της εδαφικής κίνησης (Mw = 7.5) για μία ολισθαίνουσαμάζα με Ts = 0,3 s (που υιοθετήθηκε από τον Bray, 2007) Εικόνα 7.7 Λογισμικό SLAMMER Εικόνα 7.8 Σύγκριση των μετακινήσεων των Bray και Travasarou (2007) με τις παραμένουσες σεισμικές μετακινήσεις των μη-γραμμικών αριθμητικών αναλύσεων για διάφορους σεισμικούς συντελεστές ky 154 Εικόνα 7.9 Σύγκριση των μετακινήσεων των Rathje και Antonakos (2011) με τις παραμένουσες σεισμικές μετακινήσεις των μη-γραμμικών αριθμητικών αναλύσεων για διάφορους σεισμικούς συντελεστές ky Εικόνα 7.10 Σύγκριση των μετακινήσεων του Newmark με τις παραμένουσες σεισμικές μετακινήσεις των μη-γραμμικών αριθμητικών αναλύσεων για διάφορους σεισμικούς συντελεστές ky Εικόνα 7.11 Σύγκριση των μετακινήσεων των τριών απλοποιημένων μεθόδων με τις παραμένουσες σεισμικές μετακινήσεις των μη-γραμμικών αριθμητικών αναλύσεων για συντελεστή κρίσιμης επιτάχυνσης K y = Εικόνα 7.12 Σύγκριση των μετακινήσεων των τριών απλοποιημένων μεθόδων με τις παραμένουσες σεισμικές μετακινήσεις των μη-γραμμικών αριθμητικών αναλύσεων για συντελεστή κρίσιμης επιτάχυνσης K y = Εικόνα 7.13 Σύγκριση των μετακινήσεων των τριών απλοποιημένων μεθόδων με τις παραμένουσες σεισμικές μετακινήσεις των μη-γραμμικών αριθμητικών αναλύσεων για συντελεστή κρίσιμης επιτάχυνσης K y = Εικόνα 7.14 Διαφορά στην εκτίμηση των μετακινήσεων με βάσει τις τρεις απλοποιημένες μεθόδους για συντελεστή κρίσιμης επιτάχυνσης ky=0.15 για κάθε σεισμική διέγερση κλιμακούμενη στα 0,5g (σεισμικό σενάριο Ι) σε σχέση με τις παραμένουσες σεισμικές μετακινήσεις των μη-γραμμικών αριθμητικών αναλύσεων Εικόνα 7.15 Μέση διαφορά στην εκτίμηση των μετακινήσεων με βάσει τις τρεις απλοποιημένες μεθόδους για συντελεστή κρίσιμης επιτάχυνσης ky=0.15 για το σεισμικό σενάριο Ι σε σχέση με τις παραμένουσες σεισμικές μετακινήσεις των μη-γραμμικών αριθμητικών αναλύσεων V

13 Εικόνα 7.16 Τυπική απόκλιση της διαφοράς στην εκτίμηση των μετακινήσεων με βάσει τις τρεις απλοποιημένες μεθόδους για συντελεστή κρίσιμης επιτάχυνσης ky=0.15 για το σεισμικό σενάριο Ι σε σχέση με τις παραμένουσες σεισμικές μετακινήσεις των μη-γραμμικών αριθμητικών αναλύσεων Εικόνα 7.17 Διαφορά στην εκτίμηση των μετακινήσεων με βάσει τις τρεις απλοποιημένες μεθόδους για συντελεστή κρίσιμης επιτάχυνσης ky=0.15 για κάθε σεισμική διέγερση κλιμακούμενη στα 0,65g (σεισμικό σενάριο 2) σε σχέση με τις παραμένουσες σεισμικές μετακινήσεις των μη-γραμμικών αριθμητικών αναλύσεων Εικόνα 7.18 Μέση διαφορά στην εκτίμηση των μετακινήσεων με βάσει τις τρεις απλοποιημένες μεθόδους για συντελεστή κρίσιμης επιτάχυνσης ky=0.15 για το σεισμικό σενάριο 2 σε σχέση με τις παραμένουσες σεισμικές μετακινήσεις των μη-γραμμικών αριθμητικών αναλύσεων Εικόνα 7.19 Τυπική απόκλιση της διαφοράς στην εκτίμηση των μετακινήσεων με βάσει τις τρεις απλοποιημένες μεθόδους για συντελεστή κρίσιμης επιτάχυνσης ky=0.15 για το σεισμικό σενάριο 2 σε σχέση με τις παραμένουσες σεισμικές μετακινήσεις των μη-γραμμικών αριθμητικών αναλύσεων Εικόνα 7.20 Διαφορά στην εκτίμηση των μετακινήσεων με βάσει τις τρεις απλοποιημένες μεθόδους για συντελεστή κρίσιμης επιτάχυνσης ky=0.23 για κάθε σεισμική διέγερση κλιμακούμενη στα 0,5g (σεισμικό σενάριο Ι) σε σχέση με τις παραμένουσες σεισμικές μετακινήσεις των μη-γραμμικών αριθμητικών αναλύσεων Εικόνα 7.21 Μέση διαφορά στην εκτίμηση των μετακινήσεων με βάσει τις τρεις απλοποιημένες μεθόδους για συντελεστή κρίσιμης επιτάχυνσης ky=0.23 για το σεισμικό σενάριο Ι σε σχέση με τις παραμένουσες σεισμικές μετακινήσεις των μη-γραμμικών αριθμητικών αναλύσεων Εικόνα 7.22 Τυπική απόκλιση της διαφοράς στην εκτίμηση των μετακινήσεων με βάσει τις τρεις απλοποιημένες μεθόδους για συντελεστή κρίσιμης επιτάχυνσης ky=0.23 για το σεισμικό σενάριο Ι σε σχέση με τις παραμένουσες σεισμικές μετακινήσεις των μη-γραμμικών αριθμητικών αναλύσεων Εικόνα 7.23 Διαφορά στην εκτίμηση των μετακινήσεων με βάσει τις τρεις απλοποιημένες μεθόδους για συντελεστή κρίσιμης επιτάχυνσης ky=0.23 για κάθε σεισμική διέγερση κλιμακούμενη στα 0,65g (σεισμικό σενάριο 2) σε σχέση με τις παραμένουσες σεισμικές μετακινήσεις των μη-γραμμικών αριθμητικών αναλύσεων Εικόνα 7.24 Μέση διαφορά στην εκτίμηση των μετακινήσεων με βάσει τις τρεις απλοποιημένες μεθόδους για συντελεστή κρίσιμης επιτάχυνσης ky=0.23 για το σεισμικό σενάριο 2 σε σχέση με τις παραμένουσες σεισμικές μετακινήσεις των μη-γραμμικών αριθμητικών αναλύσεων Εικόνα 7.25 Τυπική απόκλιση της διαφοράς στην εκτίμηση των μετακινήσεων με βάσει τις τρεις απλοποιημένες μεθόδους για συντελεστή κρίσιμης επιτάχυνσης ky=0.23 για το σεισμικό σενάριο 2 σε σχέση με τις παραμένουσες σεισμικές μετακινήσεις των μη-γραμμικών αριθμητικών αναλύσεων VI

14 Εικόνα 7.26 Διαφορά στην εκτίμηση των μετακινήσεων με βάσει τις τρεις απλοποιημένες μεθόδους για συντελεστή κρίσιμης επιτάχυνσης ky=0.05 για κάθε σεισμική διέγερση κλιμακούμενη στα 0,5g (σεισμικό σενάριο I) σε σχέση με τις παραμένουσες σεισμικές μετακινήσεις των μη-γραμμικών αριθμητικών αναλύσεων Εικόνα 7.27 Μέση διαφορά στην εκτίμηση των μετακινήσεων με βάσει τις τρεις απλοποιημένες μεθόδους για συντελεστή κρίσιμης επιτάχυνσης ky=0.05 για το σεισμικό σενάριο I σε σχέση με τις παραμένουσες σεισμικές μετακινήσεις των μη-γραμμικών αριθμητικών αναλύσεων Εικόνα 7.28 Τυπική απόκλιση της διαφοράς στην εκτίμηση των μετακινήσεων με βάσει τις τρεις απλοποιημένες μεθόδους για συντελεστή κρίσιμης επιτάχυνσης ky=0.05 για το σεισμικό σενάριο I σε σχέση με τις παραμένουσες σεισμικές μετακινήσεις των μη-γραμμικών αριθμητικών αναλύσεων Εικόνα 7.29 Διαφορά στην εκτίμηση των μετακινήσεων με βάσει τις τρεις απλοποιημένες μεθόδους για συντελεστή κρίσιμης επιτάχυνσης ky=0.05 για κάθε σεισμική διέγερση κλιμακούμενη στα 0,65g (σεισμικό σενάριο 2) σε σχέση με τις παραμένουσες σεισμικές μετακινήσεις των μη-γραμμικών αριθμητικών αναλύσεων Εικόνα 7.30 Μέση διαφορά στην εκτίμηση των μετακινήσεων με βάσει τις τρεις απλοποιημένες μεθόδους για συντελεστή κρίσιμης επιτάχυνσης ky=0.05 για το σεισμικό σενάριο 2 σε σχέση με τις παραμένουσες σεισμικές μετακινήσεις των μη-γραμμικών αριθμητικών αναλύσεων Εικόνα 7.31 Τυπική απόκλιση της διαφοράς στην εκτίμηση των μετακινήσεων με βάσει τις τρεις απλοποιημένες μεθόδους για συντελεστή κρίσιμης επιτάχυνσης ky=0.05 για το σεισμικό σενάριο 2 σε σχέση με τις παραμένουσες σεισμικές μετακινήσεις των μη-γραμμικών αριθμητικών αναλύσεων VII

15 Ευρετήριο πινάκων Πίνακας 3.1 Γεωλογικοί σχηματισμοί της περιοχής μελέτης (υπόμνημα της Εικόνας 3.7) Πίνακας 3.2 Οι κυριότεροι σεισμοί στην ευρύτερη περιοχή μελέτης (ΕΣΜ) Πίνακας 3.3 Αναμενόμενες τιμές της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης για μέσες περιόδους επανάληψης Πίνακας 4.1 Μήκη σήραγγας εκτροπής Πίνακας 4.2 Κατανομή μεγέθους σωματιδίων για την Ζώνη 2 (ΤΜΚ) Πίνακας 4.3 Κατανομή μεγέθους σωματιδίων για την Ζώνη Πίνακας 4.4 Συμπυκνωμένα τέλματα και στείρα πετρώμάτα από τα μεταλλεία της Ολυμπιάδας και των Μαύρων Πετρών (ΤΜΚ) Πίνακας 4.5 Συνολική χωρητικότητα περιοχής στερεής απόθεσης τελμάτων Κοκκινόλακα (σε m 3 ανά ισομετρικό επίπεδο) (ΤΜΚ) Πίνακας 4.6 Στάδια κατασκευής Πίνακας 4.7 Επισκόπηση των φάσεων κατασκευής (ΤΜΚ) Πίνακας 4.8 Υπόμνημα συστήματος ενοργάνωσης Πίνακας 5.1 Κατάντη ανάχωμα. Γεωτεχνικοί παράμετροι που έχουν χρησιμοποιηθεί στις αναλύσεις ευστάθειας (ΥΜΚ) Πίνακας 5.2 Κατάντη ανάχωμα - Αποτελέσματα αναλύσεων ευστάθειας για το κατάντη πρανές Πίνακας 6.1 Ιδιότητες εδαφικών υλικών που χρησιμοποιήθηκαν στο προσομοίωμα Πίνακας 6.2 Επιλεγμένες καταγραφές που χρησιμοποιούνται στις δυναμικές αναλύσεις Πίνακας 6.3 Σεισμικά σενάρια Πίνακας 6.4 Μέγιστες επιταχύνσεις των διαφόρων σημείων για Σεισμικό Σενάριο Πίνακας 6.5 Μέγιστες επιταχύνσεις των διαφόρων σημείων για Σεισμικό Σενάριο Πίνακας 6.6 Μέγιστες επιταχύνσεις των διαφόρων σημείων για Σεισμικό Σενάριο Πίνακας 6.7 Μέγιστες μετακινήσεις για Σεισμικό Σενάριο Πίνακας 6.8 Μέγιστες μετακινήσεις για Σεισμικό Σενάριο Πίνακας 6.9 Μέγιστες μετακινήσεις για Σεισμικό Σενάριο Πίνακας 7.1 Παράμετροι των μεθόδων τύπου Newmark (για σεισμικό σενάριο 2) Πίνακας 7.2 Οριζόντιες μετατοπίσεις των αριθμητικών αναλύσεων, μέθοδος Newmark, Rathje and Antonakos (2010) και Bray and Travasarou (2007) (για PGA=0.65g και ky=0.05) Πίνακας 7.3 Διαφορά (%) των απλοποιημένων μεθόδων εκτίμησης μετατόπισης σε σχέση με τις αντίστοιχες αριθμητικές αναλύσεις (για PGA=0.65g και ky=0.05) I

16 II

17 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Αντικείμενο της παρούσας εργασίας αποτελεί η παραμετρική διερεύνηση της μη-γραμμικής σεισμικής απόκρισης φράγματος τέλματος και συγκεκριμένα του κατάντη αναχώματος της λεκάνης του Κοκκινόλακα στη μεταλλευτική περιοχή του Στρατωνίου. Μελετάται, δηλαδή, η συμπεριφορά του αναχώματος για διάφορα επιλεγμένα σεισμικά σενάρια για τις διάφορες σεισμικές διεγέρσεις. Πραγματοποιήθηκαν παραμετρικές αναλύσεις με τη χρήση δισδιάστατου ελαστοπλαστικού μοντέλου πεπερασμένων διαφορών. Εξετάζονται 3 σεισμικά σενάρια (Τ m =475, 975,2475 χρόνια) για 10 πραγματικές χρονοϊστορίες, οι οποίες αντιστοιχούν σε επιφανειακή εμφάνιση βράχου και έχουν αναχθεί σε επίπεδο μέγιστης επιτάχυνσης 0,5g και 0,65g και 2 τροποποιημένες ώστε το φάσμα απόκρισης τους να πλησιάσει τα προτεινόμενα φάσματα απόκρισης για την περιοχή του Στρατωνίου (SHARE). Αρχικά, έγιναν αναλύσεις ευστάθειας του κατάντη αναχώματος μέσω δύο μεθόδων. Πραγματοποιήθηκαν ανάλυση οριακής ισορροπίας καθώς και ανάλυση μέσω της μεθόδου των πεπερασμένων διαφορών, με διαδοχική μείωση των παραμέτρων αντοχής, ώστε να υπολογιστεί και να επαληθευθεί η τιμή του συντελεστή ασφαλείας και της κρίσιμης επιτάχυνσης. Στη συνέχεια ακολούθησαν μη γραμμικές αναλύσεις σεισμικής απόκρισης του αναχώματος με τη μέθοδο των πεπερασμένων διαφορών για τα 3 σεισμικά σενάρια. Έγινε βαθμονόμηση και έλεγχος αξιοπιστίας του δισδιάστατου προσομοιώματος με τη μέθοδο της ισοδύναμης γραμμικής προσέγγισης σε συνθήκες ελεύθερου πεδίου στην ελεύθερη επιφάνεια. Υπολογίστηκαν οι χρονοϊστορίες επιταχύνσεων καθ ύψος τριών κατακόρυφων τομών, στο ανάντη και κατάντη πρανές και στη στέψη του αναχώματος. Οι χρονοϊστορίες αυτές, για τα αντίστοιχα σημεία που επιλέχθηκαν από τη βάση του υποβάθρου έως την ελεύθερη επιφάνεια του αναχώματος, επιδεικνύουν την διακύμανση του μέγιστου πλάτους της επιτάχυνσης και του συχνοτικού περιεχομένου για τις κατακόρυφες αυτές τομές. Επίσης υπολογίστηκαν οι μέγιστες οριζόντιες επιταχύνσεις, συνολικές μετακινήσεις και οριζόντιες μετακινήσεις για τα 3 σεισμικά σενάρια για τα διάφορα επιλεγμένα σημεία στο σώμα του αναχώματος. Τέλος έγινε σύγκριση των αποτελεσμάτων των αριθμητικών αναλύσεων σε επίπεδο μόνιμων οριζόντιων μετακινήσεων με αυτά που προέκυψαν από απλοποιημένες μεθόδους τύπου Newmark. Επιπλέον έγινε σύγκριση των μεθόδων αυτών μεταξύ τους και της επιρροής αυτών από τις απαιτούμενες επιλεγμένες παραμέτρους (όπως είναι η κρίσιμη επιτάχυνση k y ). 3

18 Η διερεύνηση της σεισμικής απόκρισης του αναχώματος οδήγησε σε σημαντικά συμπεράσματα αναφορικά με τη μη-γραμμική σεισμική απόκριση του σώματος του αναχώματος όσον αφορά τις αναπτυσσόμενες επιταχύνσεις και μετακινήσεις σε αυτό, αλλά και αναφορικά με τη σύγκριση και αξιοπιστία των αποτελεσμάτων των αριθμητικών αναλύσεων σε σχέση με αυτά που προέκυψαν από απλοποιημένες μεθόδους. 4

19 ABSTRACT The aim of this thesis is the parametric study of the non-linear seismic response of a tailing dam and specifically the downstream embankment in the valley of Kokkinolaka, at the mining area of Stratoni. More specifically, the thesis deals with the behavior of the embankment for various selected earthquake scenarios, and different seismic excitations. Thus, numerical parametric analyses are performed using a two-dimensional, elastoplastic, finite - difference model. Three earthquake scenarios are examined (Tm = 475, 975, 2475 years) for 10 real acceleration time-histories, which do correspond with the bedrock outcropping conditions scaled at 0,5 g and 0,65 g, and 2 modified acceleration time-histories whose response spectrum approaches the corresponding proposed spectra for the region of Stratoni (SHARE). First, two methods were used in order to analyze the stability of the downstream embankment. A limit equilibrium analysis and a finite difference analysis, with sequential reduction of strength parameters, to compute and verify the value of safety factor and the critical acceleration. Then, non-linear seismic response analyses of the embankment for the three earthquake scenarios followed. Furthermore, the reliability of the two-dimensional dynamic model was assessed checked through an equivalent linear approximation method in free-field conditions at the free surface. Acceleration time-histories were calculated at different points at three vertical sections: at the upstream and downstream slope and at the crest of the embankment. These acceleration time histories, which are selected from the base of the model to the free surface of the embankment, indicate the variation of the maximum acceleration amplitude and frequency content for the different vertical sections. Last but not least, the maximum horizontal acceleration, the total displacements and the horizontal displacements were estimated for three earthquake scenarios at various selected points on the body of the embankment. Moreover, the results of numerical analyses were compared in terms of permanent horizontal displacements with those obtained by simplified Newmark -type methods. A comparison was also made between these simplified methods and the influence of the required selected parameters (such as the critical acceleration k y ) was assessed. The investigation of the seismic response of the embankment provides valuable conclusions regarding the non-linear seismic response of the body of embankment and the associated developing accelerations and permanent displacements, but also in regard to the comparison and reliability of the results of numerical analyses with respect to those obtained by simplified approaches. 5

20 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα φράγματα τελμάτων αποτελούν μια ιδιαίτερη κατηγορία φραγμάτων. Κύριο χαρακτηριστικό αυτών αποτελεί ο τρόπος κατασκευής τους, η εναπόθεση στερεών αποβλήτων,αλλά και οι ενδεχόμενες περιβαλλοντικές επιπτώσεις που μπορεί να προκαλέσουν όπως ρύπανση του εδάφους και του υδροφόρου ορίζοντα, καταστροφή της βλάστησης, των οικοσυστημάτων και της βιοποικιλότητας, κάτι που καθιστά απαραίτητη τη διερεύνηση της σεισμικής συμπεριφοράς τους. 1.1 ΣΤΟΧΟΣ ΤΗΣ ΠΑΡΟΥΣΑΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Στόχος της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας είναι η διερεύνηση της σεισμικής απόκρισης φράγματος τελμάτων, που βρίσκει εφαρμογή σε μία πραγματική κατασκευή στην μεταλλευτική περιοχή του Στρατωνίου, στη λεκάνη του Κοκκινόλακα. Ελέγχθηκε η αξιοπιστία του μη-γραμμικού προσομοιώματος πεπερασμένων διαφορών μιας τυπικής εγκάρσιας διατομής του φράγματος τέλματος, πραγματοποιήθηκαν δισδιάστατες ανελαστικές αναλύσεις σεισμικής απόκρισης της ίδιας διατομής του φράγματος με στόχο την εκτίμηση οριζόντιων επιταχύνσεων και παραμενουσών μετακινήσεων σε διάφορες θέσεις στο σώμα του αναχώματος και τέλος έγινε σύγκριση των παραμενουσών μετακινήσεων που υπολογίστηκαν από την αριθμητική ανάλυση με αυτές που εκτιμώνται από απλοποιητικές αναλυτικές μεθόδους που στηρίζονται στο προσομοίωμα του Newmark. 1.2 ΔΙΑΡΘΡΩΣΗ ΤΗΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελείται από 8 κεφάλαια. Ακολουθεί συνοπτική περιγραφή του περιεχομένου του κάθε κεφαλαίου: Το πρώτο κεφάλαιο αποτελεί την παρούσα εισαγωγή. Το δεύτερο κεφάλαιο περιέχει μια γενική αναφορά στα φράγματα τελμάτων, στις βασικές αρχές σχεδιασμού αυτών και στις σεισμικές απαιτήσεις τους. Επίσης κάνει κάποιες αναφορές σε διάφορες μορφές αστοχίας που έχουν παρουσιαστεί κατά καιρούς σε διάφορες περιοχές. Το τρίτο κεφάλαιο περιγράφει την ευρύτερη περιοχή του έργου. Εδώ γίνεται μία αναλυτική περιγραφή της τοποθεσίας, των γεωλογικών και γεωτεχνικών συνθηκών και της σεισμικότητας. 6

21 Το τέταρτο κεφάλαιο αναφέρεται στις εγκαταστάσεις διαχείρισης των τελμάτων και στα αναχώματα. Γίνεται μία γενική περιγραφή των εγκαταστάσεων διαχείρισης τελμάτων και μία αναλυτικότερη αναφορά στα αναχώματα. Το πέμπτο κεφάλαιο περιέχει τις αναλύσεις ευστάθεια του κατάντη αναχώματος. Ελέγχθηκε η αξιοπιστία του μη-γραμμικού προσομοιώματος πεπερασμένων διαφορών μιας τυπικής εγκάρσιας διατομής του φράγματος τέλματος σε στατικές συνθήκες για την εκτίμηση του συντελεστή ασφαλείας με βάση μεθόδους οριακής ισορροπίας. Το έκτο κεφάλαιο περιέχει τις αναλύσεις σεισμικής απόκρισης του αναχώματος με τη μέθοδο των πεπερασμένων διαφορών. Πραγματοποιήθηκαν δισδιάστατες ανελαστικές αναλύσεις σεισμικής απόκρισης του φράγματος με στόχο την εκτίμηση των μέγιστων οριζόντιων επιταχύνσεων και παραμενουσών μετακινήσεων σε διάφορες θέσεις στο σώμα του αναχώματος για διαφορετικά σεισμικά σενάρια και σεισμικές διεγέρσεις εισαγωγής που αντιστοιχούν στο σεισμοτεκτονικό περιβάλλον της περιοχής του έργου. Παρατηρείται σημαντική διασπορά στα αποτελέσματα των αναλύσεων για τις διάφορες σεισμικές διεγέρσεις, η οποία είναι μάλιστα εντονότερη σε επίπεδο μετακινήσεων. Το έβδομο κεφάλαιο αναφέρεται στον υπολογισμό και τη σύγκριση των μόνιμων οριζόντιων μετακινήσεων για μία συγκεκριμένη επιφάνεια ολίσθησης. Οι παραμένουσες μετακινήσεις που υπολογίστηκαν από την αριθμητική ανάλυση συγκρίνονται με αυτές που εκτιμώνται από απλοποιητικές αναλυτικές μεθόδους που στηρίζονται όλες στο προσομοίωμα του Newmark κάνοντας διαφορετικές παραδοχές αναφορικά με τη σεισμική απόκριση του φράγματος (θεώρηση απολύτως άκαμπτης ολισθαίνουσας εδαφικής μάζας, ασύζευκτη και συζευγμένη θεώρηση) και τις παραμέτρους της σεισμικής κίνησης εισαγωγής. Στόχος των συγκρίσεων είναι να διαπιστωθεί η αξιοπιστία των μεθόδων αυτών που χρησιμοποιούνται ευρύτατα στην πράξη, χωρίς βέβαια να αναιρείται και όποια αμφισβήτηση μπορεί να εγείρει κάποιος για την αξιοπιστία των αριθμητικών αναλύσεων. Το όγδοο κεφάλαιο περιέχει τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τα αποτελέσματα των παραμετρικών αναλύσεων που διενεργήθηκαν για το κατάντη ανάχωμα και μια σειρά ποιοτικού χαρακτήρα σχολίων που αφορούν στη σύγκριση των αριθμητικών αναλύσεων με τις απλοποιητικές αναλυτικές μεθόδους τύπου Newmark. Όσα αναφέρονται στην παρούσα εργασία σχετικά με την περιγραφή, τις γεωλογικές, γεωτεχνικές και σεισμοτεκτονικές συνθήκες καθώς και τα τεχνικά χαρακτηριστικά του έργου έχουν βασιστεί στα παρακάτω τεύχη τα οποία παραχωρήθηκαν από τον κύριο του έργου: 7

22 1) Τεχνική Μελέτη ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΑΝΑΧΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΩΝ ΕΡΓΑΣΙΩΝ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΞΗΡΗΣ ΑΠΟΘΕΣΗΣ ΤΟΥ ΚΟΚΚΙΝΟΛΑΚΑ, Omikron Kappa Consulting Ltd, Οκτώβτιος ) Έκθεση Εκτίμησης Κινδύνου ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΑΝΑΧΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΩΝ ΕΡΓΑΣΙΩΝ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΞΗΡΗΣ ΑΠΟΘΕΣΗΣ ΤΟΥ ΚΟΚΚΙΝΟΛΑΚΑ, Omikron Kappa Consulting Ltd, Νοέμβριος ) Υπολογιστική Μελέτη ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΑΝΑΧΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΩΝ ΕΡΓΑΣΙΩΝ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΞΗΡΗΣ ΑΠΟΘΕΣΗΣ ΤΟΥ ΚΟΚΚΙΝΟΛΑΚΑ, Omikron Kappa Consulting Ltd, Οκτώβτιος ) Υδραυλική Έκθεση ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΑΝΑΧΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΩΝ ΕΡΓΑΣΙΩΝ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΞΗΡΗΣ ΑΠΟΘΕΣΗΣ ΤΟΥ ΚΟΚΚΙΝΟΛΑΚΑ, Omikron Kappa Consulting Ltd, Οκτώβτιος ) Γεωτεχνική έρευνα ΟΡΙΣΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΤΕΛΜΑΤΩΝ ΚΟΚΚΙΝΟΛΑΚΚΑ, Omikron Kappa Consulting Ltd, Απρίλιος ) ΕΙΔΙΚΗ ΣΕΙΣΜΟΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΩΝ ΡΗΓΜΑΤΩΝ ΤΗΣ ΕΥΡΥΤΕΡΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΤΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ ΚΑΣΣΑΝΔΡΑΣ, ΠΑΥΛΙΔΗΣ ΣΠΥΡΙΔΩΝ Καθηγητής Γεωλογίας (Νεοτεκτονικής & Παλαιοσειμολογίας) Α.Π.Θ., ΤΣΑΠΑΝΟΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ Καθηγητής Σεισμολογίας Α.Π.Θ, ΚΟΡΑΒΟΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ Γεωλόγος-Σεισμολόγος Msc, ΜΙΧΑΗΛΙΔΟΥ ΑΝΑΣΤΑΣΙΑ MSc Γεωλόγος Α.Π.Θ., ΧΑΤΖΗΠΕΤΡΟΣ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΣ Δρ. Γεωλόγος Α.Π.Θ., Ιανουάριος

23 2. ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ ΤΕΛΜΑΤΩΝ Οι βασικές αρχές λειτουργίας της εγκατάστασης αποθήκευσης στερεών αποβλήτων στηρίζονται στην ασφαλή, μακροχρόνια αποθήκευση τους με ελάχιστες περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Ο σχεδιασμού ενός φράγματος τελμάτων γίνεται βάση των συνθηκών της περιοχής εγκατάστασης του ώστε να εξασφαλιστεί η ασφάλεια και η ελαχιστοποίηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων, κάτι που οδηγεί σε μια μείωση του συνολικού κόστους του έργου, καθώς, σε πολλές περιπτώσεις, το κόστος της αποκατάστασης μπορεί υπερβαίνει το κόστος του αρχικού σχεδιασμού και της λειτουργίας του. Η τεχνολογία σχεδιασμού φράγματος τελμάτων βασίζεται στις ίδιες γεωτεχνικές αρχές όπως και τα φράγματα νερού, ωστόσο η παρουσία των κορεσμένων στερεών αποβλήτων, ως το αποθηκευμένο μέσο, σε σχέση με το νερό μόνο, παρουσιάζει μοναδικές προκλήσεις και οφέλη κατά το σχεδιασμό. Η διαβάθμιση των τελμάτων κυμαίνεται συνήθως από ιλυώδη, ψιλή άμμο σε αργιλώδη ιλύ. Τα στάδια σχεδιασμού φράγματος τελμάτων διαφέρουν σημαντικά. Για παράδειγμα, το φράγμα μπορεί να γίνει εξ ολοκλήρου από μη επεξεργασμένα απόβλητα με ανοδική πορεία κατασκευής, ή το φράγμα μπορεί να είναι κατασκευασμένο από υλικό δανειοθαλάμων με ελάχιστη ή καθόλου συνεισφορά των τελμάτων της εξορυκτικής δραστηριότητας. Κατά την κατασκευή επιλέγονται στερεά απόβλητα που οι ιδιότητες της υδραυλικής αγωγιμότητας και διατμητικής αντοχής τους μπορούν να χρησιμοποιηθούν προς όφελος του σχεδιαστή. Από την άλλη πλευρά, τα πλούσια σε θείο εξορυκτικά απόβλητα έχουν τη δυνατότητα να οξειδώνονται και να εκλύουν μέταλλα μέσω της αποστράγγισης οξέως στο βράχο. Ο έλεγχος διαρροής, για την περιβαλλοντική ασφάλεια και όχι την ασφάλεια του φράγματος, γίνεται για μια κρίσιμη παράμετρο σχεδιασμού που μπορεί να οδηγήσει σε πολύ χαμηλότερα όρια ανοχής για τις απώλειες διαρροής από την κατακράτηση, σε σύγκριση με τα φράγματα νερού. Σε αντίθεση με τα φράγματα νερού, τα φραγμάτων τελμάτων ολοκληρώνονται στο τέλος ζωής του ορυχείου (συνήθως 20 έτη), δηλαδή στο τέλος της εξορυκτικής δραστηριότητας, αλλά τα κατάλοιπα - τέλματα δεν μπορούν να αφαιρεθούν για τον παροπλισμό του. Ως εκ τούτου, ο σχεδιασμός πρέπει να επιτρέπει την ασφαλή διατήρηση και χαμηλή ή μηδενική συντήρηση του στο διηνεκές. Παρουσιάζεται λοιπόν μια διαφορά στον τρόπο σχεδιασμού και προσέγγισης, αλλά και ως προς τις ενδεχόμενες περιβαλλοντικές επιπτώσεις μεταξύ των φραγμάτων νερού και φραγμάτων τελμάτων 9

24 2.1 ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΑΝΟΝΙΣΤΙΚΕΣ ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ ΒΑΣΙΚΑ ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ - ΣΕΙΣΜΙΚΕΣ ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ Ο σχεδιασμός των φραγμάτων τελμάτων εξαρτάται από την ποσότητα και τα χαρακτηριστικά των αποβλήτων που παράγονται από τη λειτουργία των ορυχείων, καθώς και τις κλιματικές και τοπογραφικές συνθήκες και τα γεωλογικά, υδρογεωλογικά και γεωτεχνικά χαρακτηριστικά του χώρου διάθεσης και φυσικά από τη σεισμικότητα της περιοχής. Επίσης ο σχεδιασμός αυτών εξαρτάται από τις κανονιστικές απαιτήσεις που σχετίζονται με την ασφάλεια των φραγμάτων και των περιβαλλοντικών επιπτώσεων. Κάτι που μπορεί να λειτουργήσει για έναν τύπο των αποβλήτων δεν μπορεί να λειτουργήσει για έναν άλλο τύπο, και δεν μπορεί να λειτουργήσει για τους ίδιους τύπους αποβλήτων σε διάφορα σημεία - θέσεις. Ως εκ τούτου, κάθε κατάσταση απαιτεί τη δική της διαδικασία σχεδιασμού. Η εκτιμώμενη ποσότητα των απορριμμάτων που θα διατεθούν είναι ιδιαίτερα σημαντική, δεδομένης της εξελισσόμενης φύση των περισσότερων έργων εξόρυξης. Οι εκτιμήσεις για την ποσότητα απορριμμάτων αλλάζουν συνεχώς καθώς η ανάπτυξη του ορυχείου εξελίσσεται. Ως εκ τούτου, το τελικό μέγεθος και ο σχεδιασμός των φραγμάτων και των περιοχών απόθεσης των στερεών αποβλήτων μπορούν να διαφέρουν σημαντικά από τις αρχικές προβλέψεις. Αυτό παρουσιάζει σημαντικές προκλήσεις τόσο για τους μελετητές κατασκευαστές όσο και για τον κρατικό μηχανισμό, οι οποίοι βρίσκονται αντιμέτωποι με την αναθεώρηση και την εποπτεία της εξέλιξης των παραγόμενων αποβλήτων και της περιοχής απόθεσής τους, το σχεδιασμό και την απόδοσή τους, καθώς και σο ευρύ κοινό, που μπορεί τελικά να πληρώσει για λανθασμένους υπολογισμούς που μπορεί να επιφέρουν μεγάλες περιβαλλοντικές ζημιές Τύποι αναχωμάτων Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι δομών που χρησιμοποιούνται για τη διαμόρφωση των χώρων εναπόθεσης αποβλήτων, το σταδιακά αυξανόμενο ανάχωμα και το φράγμα συγκράτησης. Είτε ο ένας τύπος του αναχώματος είτε ο άλλος, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον σχηματισμό ή τη διαμόρφωση του χώρου απόθεσης αποβλήτων. Οι τέσσερις βασικοί τύποι των χώρων αυτών περιλαμβάνουν το ανάχωμα δαχτυλίδι (Ring-Dike), την απόθεση σε λάκκο (In-Pit), τον ειδικά σκαμμένο λάκκο (Specially Dug Pit) και τις διάφορες παραλλαγές του σχεδιασμού σε κοιλάδα (Valley design). Η επιλογή του σχεδιασμού κατά κύριο λόγο εξαρτάται από τη φυσική τοπογραφία, τα χαρακτηριστικά της περιοχής και από οικονομικούς παράγοντες. Τα περισσότερα φράγματα τελμάτων σήμερα είναι 10

25 σχεδιασμένα σε κοιλάδες επειδή το κόστος σχετίζεται άμεσα με την ποσότητα του υλικού πλήρωσης που χρησιμοποιείται στο φράγμα ή ανάχωμα (δηλαδή το μέγεθος του), έτσι σημαντική εξοικονόμηση μπορεί να πραγματοποιηθεί με ελαχιστοποίηση του μεγέθους του φράγματος και μεγιστοποιώντας τη χρήση τοπικών υλικών, και ιδίως των στερεών αποβλήτων. Τα φράγματα συγκράτησης κατασκευάζονται σε όλο ύψος τους κατά την έναρξη της απόθεσης, ενώ τα σταδιακά αυξανόμενα αναχώματα κατασκευάζονται σε φάσεις, όπου προκύπτει η ανάγκη για πρόσθετη ικανότητα εναπόθεσης τελμάτων. Τα σταδιακά αυξανόμενα αναχώματα ξεκινούν με ένα αρχικό ανάχωμα μικρού ύψους, το οποίο αυξάνει καθώς ο όγκος των απορριμμάτων που προστίθεται στο ανάχωμα αυξάνεται. Τέτοιας μορφής ανάχωμα είναι και αυτό που θα μας απασχολήσει στη συνέχεια της παρούσας εργασίας. Τα σταδιακά αυξανόμενα αναχώματα μπορεί να κατασκευαστούν χρησιμοποιώντας την ανάντη μέθοδο, την κατάντη μέθοδο ή τη μέθοδο ενός κεντρικού άξονα (βλέπε Εικόνα 2.1). Εικόνα 2.1 Τύποι διαδοχικά αυξανόμενων φραγμάτων τελμάτων (Vick 1983) Κάθε ένα τύπος αναχώματος όπως φαίνεται στην Εικόνα 2.1, για παράδειγμα, είναι κατασκευασμένος σε τέσσερις διαδοχικές βαθμίδες, με τα υλικά πλήρωσης και τη χωρητικότητα να αυξάνονται σταδιακά σε κάθε διαδοχική βαθμίδα. Έχουν ένα χαμηλότερο αρχικό κόστος από τα φράγματα συγκράτησης, διότι το υλικό πλήρωσης που απαιτείται και η κατασκευή γίνονται σταδιακά κατά τη διάρκεια ζωής του αναχώματος. Οι επιλογές του υλικού κατασκευής είναι αυξημένες λόγω των μικρότερων ποσοτήτων που απαιτούνται σε οποιαδήποτε στιγμή. Ενώ για παράδειγμα στα φράγματα συγκράτησης εν γένει 11

26 γίνεται χρήση φυσικού εδάφους, ενώ τα διαδοχικά αυξανόμενα αναχώματα μπορούν να χρησιμοποιούν τόσο φυσικό έδαφος όσο και απόβλητα και στείρα της εξορυκτικής δραστηριότητας σε οποιαδήποτε συνδυασμό. (Vick 1990). Τέλος, η σταδιακή φύση των αναχωμάτων αυτών καθιστά δυνατή την προσπάθεια για την αντιμετώπιση των προβλημάτων που ενδέχεται να προκύψουν κατά τη διάρκεια της ζωής ενός φράγματος τελμάτων Λεκάνη απόθεσης τελμάτων (Valley Impoundments) Η διαμόρφωση του χώρου απόθεσης τελμάτων σε λεκάνες και φυσικές κοιλότητες αποτελεί μία οικονομικά συμφέρουσα λύση. Μεταξύ άλλων πλεονεκτημάτων μειώνονται το μέγεθος του φράγματος, δεδομένου ότι οι πλευρές της κοιλάδας χρησιμεύουν για την εναπόθεση των τελμάτων. Επιπλέον, η απόθεση των στερεών αποβλήτων σε κοιλάδες ή άλλες φυσικές κοιλότητες παρουσιάζει ευνοϊκότερη συμπεριφορά για τον αέρα όσον αφορά τη διασπορά των υλικών. Ως αποτέλεσμα όλων αυτών είναι οι κοιλάδες - λεκάνες απόθεσης (και παραλλαγές αυτών) να αποτελούν τη πιο συνήθη μορφή χώρου απόθεσης τελμάτων. Η λεκάνη μπορεί να κατασκευαστεί μεμονωμένα, στην οποία τα τέλματα εναποτίθενται πίσω από ένα μόνο ανάχωμα ή σε πολλαπλές μορφές, όπου σε αυτή την περίπτωση μια σειρά από αναχώματα συγκρατούν τα στερεά απόβλητα. Υπάρχουν διάφορες παραλλαγές αυτού του χώρου απόθεσης εκ των οποίων η διασταυρούμενη κοιλάδα (Cross-Valley design) χρησιμοποιείται συχνά επειδή μπορεί να εφαρμοστεί σχεδόν σε οποιαδήποτε τοπογραφική διαμόρφωση, είτε σε μονή ή πολλαπλή μορφή. Η τελευταία ορίζεται παρόμοια με ένα συμβατικό φράγμα αποθήκευσης νερού, όπου το φράγμα που κατασκευάζεται συνδέει τις δύο πλευρές της κοιλάδας, περιορίζοντας τα απορρίμματα στη φυσική τοπογραφία της κοιλάδας. Η διαμόρφωση αυτή απαιτεί το ελάχιστο υλικό πλήρωσης και κατά συνέπεια, ευνοείται για οικονομικούς λόγους. Η καλύτερη τοποθεσία εναπόθεσης είναι κοντά στην κεφαλή της λεκάνης απορροής για την ελαχιστοποίηση των εισροών των πλημμυρών. Επίσης πλευρικοί τάφροι εκτροπής μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να μειώσουν την κανονική ροή αν η μορφολογία του εδάφους το επιτρέπει, αλλά και η μεγάλη απορροή των πλημμυρών μπορεί να αντιμετωπιστεί με ικανότητα αποθήκευσης του φράγματος, υπερχειλιστές, ή συστήματα ελέγχου του νερού στα φράγματα που βρίσκονται στην ανάντη πλευρά των αποθέσεων. Η Εικόνα 2.2 δείχνει μία ή πολλαπλές cross-valley διαμορφώσεις χώρων απόθεσης. 12

27 Εικόνα 2.2 Ενιαία (a) και πολλαπλές (b) Cross-Valley διαμορφώσεις χώρων απόθεσης (Vick 1990) Μπορούν να χρησιμοποιηθούν άλλοι τύποι κοιλάδας όταν υπάρχει μια υπερβολικά μεγάλη περιοχή λεκάνης αποστράγγισης ή / και όταν υπάρχει η έλλειψη της απαραίτητης τοπογραφίας στην κοιλάδα. Δύο παραλλαγές είναι η πλευρική (side-hill) απόθεση και η απόθεση στον πυθμένα της κοιλάδα (valleybottom). Η διάταξη side-hill αποτελείται από φράγμα τριών πλευρών που κατασκευάστηκε αντίθετα στην πλαγιά ενός λόφου (Εικόνα 2.3). Αυτός ο σχεδιασμός αποτελεί τη βέλτιστη λύση για κλίσεις μικρότερες από 10%. Η κατασκευή σε μεγαλύτερες κλίσεις απαιτεί πολύ περισσότερο όγκο πλήρωσης ώστε να επιτευχθεί επαρκής όγκος αποθήκευσης (ειδικά όταν χρησιμοποιείτε η κατάντη μέθοδος κατασκευής). 13

28 Εικόνα 2.3 Ενιαία (a) και πολλαπλές (b) Side-Hill διαμορφώσεις χώρων απόθεσης (Vick 1990) Εάν η περιοχή της λεκάνης απορροής είναι πολύ μεγάλη για ένα φράγμα εγκάρσια στην κοιλάδα και η κλίση του εδάφους είναι πάρα πολύ απότομη για ένα πλευρικής διάταξης στο λόφο φράγμα, τότε μπορεί να θεωρηθεί ένας συνδυασμός αυτών των δύο τύπων χώρου απόθεσης (Εικόνα 2.4). Η διάταξη αποθέσεων στον πυθμένα της κοιλάδα συχνά σχεδιάζεται σε πολλαπλή μορφή με την αύξηση της επιφάνειας της κοιλάδας, προκειμένου να επιτευχθεί μεγαλύτερος όγκος αποθήκευσης. Επειδή η λεκάνη απορροής ανάντη είναι σχετικά μεγάλη, συχνά ή συνήθως, χρειάζεται μεταφορά των ανάντη ροών γύρω (ή / και κάτω) από την κοιλάδα. Εικόνα 2.4 Ενιαία (a) και πολλαπλές (b) Valley-bottom διαμορφώσεις χώρων απόθεσης (Vick 1990) 14

29 Οι διαμορφώσεις φράγματος στην κοιλάδα είναι συχνά η βέλτιστη επιλογή για οικονομικούς λόγους. Αυτό συμβαίνει επειδή τα πρανή - τοιχώματα της κοιλάδα που υφίστανται σε μία ή περισσότερες πλευρές μειώνουν το μήκος του φράγματος και ελαχιστοποιούν το κόστος κατασκευής. Ωστόσο, μείωση του κόστους κατασκευής και χαμηλό μέσο βάθος των αποβλήτων στο ανάχωμα μπορεί να αντισταθμιστεί από την αύξηση των μέτρων μείωσης των περιβαλλοντικών επιπτώσεων και την αύξηση του κόστους του αποκατάστασης της ευρύτερης περιοχής. Ο σχεδιασμός φράγματος στην κοιλάδα είναι ιδιαίτερα ευαίσθητος αναφορικά με την υπερπήδηση από τα νερά των πλημμυρών, τη διάβρωσης στη επιφάνεια επαφής του φράγματος και της πλαγιάς της κοιλάδας, και την ρευστοποίηση λόγω του υψηλότερου όγκου εισροής υδάτων από αποστράγγιση της φυσικής λεκάνης απορροής και από την υψηλή βροχόπτωση / απορροή. Η σταθερότητα ενός φράγματος κοιλάδας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το επίπεδο της υδροστατικής πίεσης του υλικού πλήρωσης και του αναχώματος, καθώς η αύξηση της υδροστατικής πίεσης πάνω από τα επίπεδα του σχεδιασμού μπορεί να είναι επαρκής για να προκαλέσει την αστοχία του. Ο έλεγχος των εισροών σε όλη την γύρω ή κάτω περιοχή από την χώρο απόθεσης είναι σημαντικός για τη διατήρηση της δομικής σταθερότητας και τον έλεγχο των περιβαλλοντικών επιπτώσεων. Η επαρκής εσωτερική αποστράγγιση μπορεί να προφυλάξει το φράγμα και το λεκάνη απόθεσης από ρευστοποίηση, και να βελτιώσει τη διαπερατότητα και την ενοποίηση των τελμάτων, βελτιώνοντας έτσι τη σταθερότητα της κατασκευής. Επειδή σε αυτή τη διαμόρφωση απαιτείται ένα μικρότερο ανάχωμα, είναι πιο εφικτό να θεωρηθούν αδιαπέραστοι πυρήνες και εσωτερικά μέτρα αποστράγγισης ως μέσο για τον έλεγχο της επιφάνειας και προώθησης της σταθερότητας του αναχώματος. Οι έλεγχοι επιφανειακών υδάτων μπορεί επίσης να είναι αναγκαίοι. Τα κανάλια εκτροπής δεν μπορεί πάντα να είναι μια επιλογή λόγω της δυσκολίας της κατασκευής τους κατά μήκος απόκρημνων πρανών της κοιλάδας. Ωστόσο, οι κλειστοί αγωγοί μπορεί να αποτελούν μία εναλλακτική μέθοδο εκτροπής. Μια άλλη εναλλακτική λύση ελέγχου των επιφανειακών υδάτων στη διάταξη της κοιλάδα είναι να κατασκευάσει ένα μικρότερο φράγμα συγκράτησης νερού ανάντη του φράγματος των στερεών αποβλήτων για να συλλέγει το νερό και να το εκτρέπει γύρω από τις αποθέσεις. Ένας άλλος παράγοντας που σχετίζονται με το νερό, που επίσης πρέπει να εξεταστεί, ιδίως σε αποθέσεις σε κοιλάδα, είναι η παρουσία των ρηχών προσχωσιγενών υπόγειων υδάτων. Το υπόγειο νερό μπορεί να διεισδύσει στα στερεά απόβλητα, αυξάνοντας έτσι το επίπεδο κορεσμού τους. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι κάθε σχεδιασμός που απαιτεί την εκτροπή ή τον έλεγχο με οποιοδήποτε τρόπο της ροής του νερού κατά τη διάρκεια της ενεργού ζωής της λεκάνης απόθεσης πρέπει να εξεταστεί και για μεταγενέστερες περιόδους. Ωστόσο, εάν υπάρχουν τοξικές προσμείξεις στα στείρα, ή 15

30 αν τέλματα είναι αντιδραστικά, ο σχεδιασμός πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις μετά από σταθεροποίηση της επιφάνειας και την αποκατάστασή της. Η σταθερότητα της λεκάνης απόθεσης αποβλήτων εξαρτάται επίσης (ή τουλάχιστον να σχετίζεται με) από τα χαρακτηριστικά θεμελίωσης της, όπως αντοχή σε διάτμηση, θλίψη και διαπερατότητα. Ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του εδάφους, η διάταξη της κοιλάδας μπορεί να προσαρμοστεί για να συμπεριληφθούν τα υλικά υψηλής διαπερατότητας στο σχεδιασμό μέσω της χρήσης επενδύσεων ή / και της κατάλληλης εσωτερικής αποστράγγισης. Τα χαρακτηριστικά του εδάφους συχνά μπορεί να βελτιωθούν μέσω της συμπίεσης του εδάφους. Η εναπόθεση των απορριμμάτων επηρεάζει την εξυγίανση, τη διαπερατότητα, τη δύναμη και στη συνέχεια, τη σταθερότητα του υλικού του επιχώματος. Σε ορισμένες περιπτώσεις, επενδύσεις ή ζώνες χαμηλής διαπερατότητας μπορεί να είναι κατάλληλα μέσα για τον έλεγχο της διήθησης και ενίσχυσης της σταθερότητας ή των περιβαλλοντικών επιπτώσεων. Η ανάντη επιφάνεια των λεκανών υποδοχής αποβλήτων / αναχώματα (δηλαδή, η πλευρά που έρχεται σε επαφή με αυτά), για παράδειγμα, συχνά σχεδιάζεται για να παρέχει ένα στρώμα χαμηλής διαπερατότητας ή να είναι αδιαπέραστο. Το αποτέλεσμα είναι να μειώσει την επιφάνεια ροής μέσω του αναχώματος. Αυτό συνήθως επιτυγχάνεται με το ποσοστό των αποθέσεων ή / και με συνθετικά υλικά Βασικές Αρχές Σχεδιασμού Σε γενικές γραμμές, οι χώροι απόθεσης τελμάτων (και τα αναχώματα που τους περιορίζουν) έχουν σχεδιαστεί με τη βάση τα χαρακτηριστικά των αποβλήτων, τα διαθέσιμα υλικά κατασκευής, τις συνθήκες που επικρατούν στο συγκεκριμένο χώρο (όπως τοπογραφία, γεωλογία, υδρολογία και σεισμικότητα) και το κόστος, με δυναμική αλληλεπίδραση μεταξύ αυτών των παραγόντων που επηρεάζουν τη θέση (ή χωροθέτηση) και το πραγματικό σχεδιασμό της περιοχής απόθεσης. Επειδή το νερό είναι ένα σημαντικό συστατικό σε οποιοδήποτε σύστημα απόθεσης τελμάτων, οι αρχές της υδρολογίας (εφαρμόζεται για τη ροή του νερού μέσα και γύρω από τις αποθέσεις και τα αναχώματα) υπαγορεύουν πολλούς από τους κανόνες σχεδιασμού. Μία από τις βασικές αρχές που διέπουν το σχεδιασμό των χώρων απόθεσης και των αναχωμάτων τους είναι η διατήρηση της επιφάνεια του υδροφόρου ορίζοντα (phreatic surface ) εντός του αναχώματος. Η επιφάνεια του υδροφόρου ορίζοντα είναι το επίπεδο κορεσμού της λεκάνης απόθεσης και του αναχώματος (η επιφάνεια κατά μήκος της οποίας η πίεση στο ρευστό ισούται με την ατμοσφαιρική πίεση) (CANMET 1977) Σε φυσικά συστήματα συχνά αποκαλείται ως ο υδροφόρος ορίζοντας. Αυτή η 16

31 επιφάνεια ασκεί μεγάλο έλεγχο επί της σταθερότητας του αναχώματος, τόσο στις στατικές όσο και στις σεισμικές συνθήκες φόρτωσης (Vick 1990). Ο σημαντικότερος κανόνας σχεδιασμού είναι ότι η επιφάνεια του υδροφόρου ορίζοντα (phreatic surface) να παραμείνει εντός του αναχώματος και όσο το δυνατόν κοντά στο πρόσωπο του αναχώματος (Vick 1990). Αυτό ουσιαστικά διατηρεί την πίεση στην επιφάνεια του επιχώματος χαμηλότερη από την ατμοσφαιρική πίεση συν το βάρος του σώματος του επιχώματος και διατηρεί την επιφάνεια του φράγματος. Έτσι, κάποιοι παράγοντες που μπορεί να επηρεάσουν την επιφάνεια του υδροφόρου ορίζοντα στο ανάχωμα μπορεί επίσης να επηρεάσουν τη σταθερότητα του, αλλαγές στην επιφάνεια αυτή σε ένα ανάχωμα θα αλλάξουν την πίεση του νερού των πόρων και κατά συνέπεια την αντίσταση σε ολίσθηση των υλικών του φράγματος. Η κύρια μέθοδος της διατήρησης μιας χαμηλής επιφάνειας του υδροφόρου ορίζοντα κοντά στο πρόσωπο του αναχώματος είναι να αυξηθεί η σχετική διαπερατότητα (ή υδραυλική αγωγιμότητα, εφόσον το νερό είναι το ρευστό) του επιχώματος προς την κατεύθυνση της ροής. (Βλέπε Εικόνα 2.5.) Εικόνα 2.5 Επιφάνεια του υδροφόρου ορίζοντα (phreatic surface ) (CANMET 1977) Στα περισσότερα αναχώματα, τα υλικά διατάσσονται στις διάφορες ζώνες ώστε να πληρούν τις απαιτήσεις φίλτρου, οι οποίες σχεδιάζονται για την αποφυγή της μετάθεσης των στερεών αποβλήτων και των λεπτότερων υλικών σε χονδρόκοκκες ζώνες. Διαφορετικά, τα κενά που θα δημιουργηθούν μπορεί να σχηματίσουν ένα μονοπάτι μέσω του φράγματος κατά μήκος του οποίου μπορεί να διαφύγει το νερό. Δεδομένου ότι η διαρροή επιταχύνεται κατά μήκος του μονοπατιού, εμφανίζεται διάβρωση του υλικού του φράγματος που οδηγεί στην αστοχία του φράγματος. Τέτοιου είδους αστοχίες αναφέρονται ως αστοχίες σωληνώσεων (piping failures), λόγω του φυσικού "σωλήνα" που σχηματίζεται μέσα από το ανάχωμα. Οι αστοχίες σωληνώσεων μπορεί να αποφευχθούν με την κατάλληλη εφαρμογή των διαφόρων κανόνων φίλτρων που έχουν θεσπιστεί για το σχεδιασμό των φραγμάτων νερού (Vick 1990) Σεισμικότητα Πάντα υπάρχει ο κίνδυνος ότι ένας μεγάλος σεισμός θα μπορούσε να προκαλέσει καταστροφική αστοχία φράγματος τελμάτων, με την απελευθέρωση μεγάλης ποσότητας των αποβλήτων, και θα 17

32 μπορούσε να οδηγήσει σε μακροπρόθεσμη περιβαλλοντική ζημία με τεράστιο κόστος. Η πιθανότητα μιας τέτοιας καταστροφικής αστοχίας είναι χαμηλή, αλλά οι συνέπειες εάν συμβεί είναι πολύ υψηλές. Κατά το σχεδιασμό ενός φράγματος, ο σχεδιασμός σεισμικού γεγονότος περιγράφεται συχνά με δύο όρους, το λειτουργικό σεισμό (Operating Basis Earthquake) και το μέγιστο σεισμό σχεδιασμού (Maximum Design Earthquake). Ο σεισμός λειτουργίας (OBE) αντιπροσωπεύει ένα σεισμό που θεωρείται ότι έχει μια λογική πιθανότητα να συμβεί κατά τη διάρκεια της λειτουργικής ζωής του χρόνου του έργου (Alaska Department of Natural Resources, 2005, p. 6-6). Ο μέγιστος σεισμός σχεδιασμού (MDE) αντιπροσωπεύει τον πιο ισχυρό σεισμό που θεωρείται στο χώρο, σε σχέση με τις αποδεκτές συνέπειες των ζημιών που αφορούν τη διάρκεια ζωής του έργου (Alaska Department of Natural Resources, 2005, p. 6-6, 6-7). Δεδομένου ότι ένα φράγμα τελμάτων πρέπει να σταθεί στο διηνεκές, ο σεισμός λειτουργίας θα πρέπει να ισούται με τον μέγιστο σεισμό σχεδιασμού. Ο εκτιμώμενος μεγαλύτερος σεισμός που θα μπορούσε να συμβεί σε οποιαδήποτε δεδομένη θέση ονομάζεται μέγιστος αξιόπιστος σεισμός (Maximum Credible Earthquake). Ο μέγιστος αξιόπιστος σεισμός (MCE) ορίζεται ως ο μεγαλύτερος σεισμός που ευλόγως θα μπορούσε να παράγεται από μία ειδική σεισμική πηγή, με βάση σεισμολογικά και γεωλογικά δεδομένα και ερμηνείες (Alaska Department of Natural Resources, 2005, p. 6-6). Ο μέγιστος αξιόπιστος σεισμός συνδέεται συχνά με μια περίοδο επανάληψης χρόνια. Οι υφιστάμενες κανονιστικές κατευθυντήριες γραμμές για την επιλογή της θέσης του Μέγιστου Σεισμού Σχεδιασμού ή του Μέγιστου Αξιόπιστου Σεισμού, που δεν θεωρούν ειδικά μεταλλευτικά φράγματα αποβλήτων, αφήνει την τελική θέση αυτών των σεισμικών γεγονότων και τον προσδιορισμό τους για τους εμπειρογνώμονες του έργου που σχετίζονται με αυτό. Για τα περισσότερα έργα εμπειρογνώμονες από εταιρείες συμβούλων, προσλαμβάνονται από τις επιχειρήσεις εξόρυξης, χρησιμοποιούν ντετερμινιστικές ή πιθανολογικές μεθόδους για να την επιλογή της θέσης και του μεγέθους του Μέγιστου Σεισμού Σχεδιασμού ή / και του Μέγιστου Αξιόπιστου Σεισμού. Αυτή είναι μια σύνθετη διαδικασία, και οι ρυθμιστικές αρχές εμπλέκονται συνήθως μόνο σε ένα επίπεδο έγκρισης, όχι στην λεπτομερή ανάλυση. Για τα φράγματα τελμάτων ο μέγιστος σεισμός σχεδιασμού είναι μια βασική μεταβλητή, δεδομένου ότι η εγκατάσταση (φράγμα) πρέπει να παρέχει διαρκή περιορισμό των αποβλήτων. Η επιλογή του MDE πρέπει να αντιπροσωπεύει την μεγαλύτερη εκδήλωση του σεισμού που το φράγμα αναμένεται να βιώσει κατά τη διάρκεια της λειτουργικής ζωής του, και να επιβιώσει από την ανακίνηση που παράγεται από αυτό το γεγονός. Επειδή οι λεκάνες απόθεσης τελμάτων είναι δομές που παρακρατούν 18

33 απόβλητα με χημικές ιδιότητες ή / και φυσικές ιδιότητες και άρα παρουσιάζουν μακροπρόθεσμο κίνδυνο για το κοινό και το περιβάλλον, οι υποθέσεις για τις κρίσιμες παράμετροι σχεδιασμού για τις δομές αυτές θα πρέπει να είναι οι πιο συντηρητικές, προκειμένου να προστατευθεί το δημόσιο συμφέρον και η δημόσια ασφάλεια. Ο μέγιστος σεισμός σχεδιασμού είναι μια προβλεπόμενη μέγιστη τιμή που περιγράφεται σε όρους μεγέθους και απόστασης από το φράγμα. Η MDE χρησιμοποιείται συνήθως σε υπολογιστικά μοντέλα για να αξιολογήσει πώς ένα φράγμα θα ανταποκρίνεται σε αυτό το σεισμό. Η επιλογή του μέγιστου σεισμού σχεδιασμού για ένα φράγμα τελμάτων καθίσταται σημαντική, όχι μόνο από την άποψη καθορισμού του μεγαλύτερου σεισμικού γεγονότος που μπορεί να αντέξει το φράγμα ώστε να εξακολουθεί να συγκρατεί το υλικό απόθεσης, αλλά και επειδή υπάρχει μια άμεση συσχέτιση μεταξύ του μεγέθους του MDE και του κόστους της κατασκευής του φράγματος, όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή MDE, τόσο το μεγαλύτερο είναι το κόστος κατασκευής του. φράγματος τελμάτων. 2.2 ΑΝΑΦΟΡΕΣ ΑΣΤΟΧΙΕΣ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ Λύση του 21 ου αιώνα για την αποθήκευση εκατομμυρίων τόνων τοξικών αποβλήτων είναι η εναπόθεσή τους σε τεράστιες ρηχές πισίνες που ονομάζεται λίμνες τελμάτων. Υπάρχουν περισσότερα από λεκάνες υποδοχής τελμάτων που βρίσκονται σε όλο τον κόσμο (Davies, M.P. and T.E. Martin, 2000). Υπάρχουν μεταξύ και μεγάλα φράγματα σε όλο τον κόσμο (World Commission on Large Dams, 2000, Annex V Dams, Water and Energy A Statistical Profile, Table V.5 Summary of regional statistics on large dams). Αστοχίες φραγμάτων τελμάτων έχουν συμβεί πιο συχνά από ό, τι αστοχίες φραγμάτων νερού (Davies, Μ.Ρ., 2002, p. 32). Αυτό πιθανόν να οφείλεται σε δύο παράγοντες: (1) την ικανότητα να χρησιμοποιούν τύπους κατασκευής φραγμάτων τελμάτων που είναι πιο επιρρεπή σε αστοχία και (2) το γεγονός ότι οι λεκάνες υποδοχής αποβλήτων έχουν συχνά κατασκευαστεί σε διαδοχικές «βαθμίδες» κατά τη διάρκεια αρκετών ετών που κάνουν τον έλεγχο της ποιότητας πιο δύσκολο σε σχέση με τα φράγματα νερού που είναι συνήθως κατασκευασμένα σε ένα βήμα. Λόγω του ανησυχητικά υψηλού αριθμού αστοχιών, η Διεθνής Επιτροπή Μεγάλων Φραγμάτων (International Commission on LargeDams -ICOLD) πραγματοποίησε αρκετές μελέτες για τη διερεύνηση των αστοχιών των φραγμάτων τελμάτων. Αυτές οι αστοχίες φραγμάτων δεν περιορίζονται στην παλιά τεχνολογία ή σε χώρες με χαμηλό επίπεδο κανονισμών. Έρευνες έχουν επισημάνει ότι οι περισσότερες αστοχίες φραγμάτων συμβαίνουν σε 19

34 ορυχεία και εργοστάσια και ότι το 39% των αστοχιών σε όλο τον κόσμο συμβαίνουν στις Ηνωμένες Πολιτείες, πολύ περισσότερο από ό, τι σε οποιαδήποτε άλλη χώρα (Rico, et.al., 2008a, p. 848). Εικόνα 2.6 Αστοχίες φραγμάτων τελμάτων για την χρονική περίοδο ( Chronology of major tailings dam failures as of March 22, 2011) ΑΙΤΙΑ ΑΣΤΟΧΙΑΣ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ Μερικοί από τους μηχανισμούς μακροπρόθεσμης αστοχίας για τις λεκάνες απόθεσης τελμάτων περιλαμβάνουν σωρεία ζημιών (π.χ. εσωτερική διάβρωση του φράγματος και πολλαπλά σεισμικά γεγονότα), γεωλογικούς κινδύνους (κατολισθήσεις, κλπ.), στατικό φορτίο που προκαλείται από ρευστοποίηση δηλαδή απώλεια της αντοχής σε κορεσμένο αμμώδες ή αμμο-ιλυώδες υλικό που οφείλεται στην συσσώρευση της πίεσης του νερού των πόρων και στις μεταβαλλόμενες καιρικές συνθήκες. Στην ICOLD, 2001, (Εικόνα 2.7 ) οι τρεις κύριες αιτίες για την εμφάνιση αστοχιών σε φράγματα τελμάτων με αποτέλεσμα τη διαφυγή των αποβλήτων ή / και νερού από το φράγμα είναι η «υπερχείλιση» και η αναποτελεσματική διαχείριση των υδάτων, η σταθερότητα πρανούς και ο σεισμός. Σχεδιασμένα τόσο για μεγάλα υδρολογικά όσο και σεισμικά γεγονότα η απαιτούμενη διάρκεια ζωής είναι σχεδόν πάντα διηνεκές. Πρέπει να γίνονται υποθέσεις σχετικά με μέγεθος των «μέγιστων» υδρολογικών και σεισμικών γεγονότων. Υπάρχει μια τάση να γίνονται παραδοχές που ευνοούν τις βραχυπρόθεσμες οικονομικές καταστάσεις, και να υποθέτουν ότι η σημερινή τεχνολογία μπορεί και θα ελαχιστοποιήσει τους μακροπρόθεσμους κινδύνους που συνδέονται με το σχεδιασμό, τη λειτουργία και το μακροπρόθεσμο 20

35 κλείσιμο των εξορυκτικών δραστηριοτήτων. Τα στατιστικά στοιχεία των αστοχιών των φραγμάτων τελμάτων υποδεικνύουν ότι αυτά τα ζητήματα δεν έχουν ακόμα αντιμετωπιστεί επαρκώς. Αστοχίες φραγμάτων που οφείλονται στην ευστάθειας πρανών, στη θεμελίωση, και στις φάσεις και ζώνες κατασκευής των αναχωμάτων μπορεί να αποδοθούν σε μεγάλο βαθμό στη μελέτη ή σε αστοχία της κατασκευής. Καλύτερος σχεδιασμός και κατασκευή καθώς και η υιοθέτηση ευρύτερων μέτρων ασφάλειας στο σχεδιασμό, είναι απαραίτητα για την αντιμετώπιση αυτών των προβλημάτων. Εικόνα 2.7 Σύγκριση αιτιών αστοχιών σε φράγματα τελμάτων σε σχέση με τον τύπο του φράγματος (ICOLD, 2001) 21

36 Το παραπάνω διάγραμμα (Εικόνα 2.7) μας δείχνει ότι οι κύριες αιτίες αστοχιών είναι η αστάθειας πρανών, ο σεισμό και η υπερπήδησης (ICOLD, 2001, p. 20) ιδιαίτερα για φράγματα που κατασκευάζονται με την ανάντη μέθοδο ΑΝΑΦΟΡΕΣ ΣΕ ΠΡΟΣΦΑΤΕΣ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΕΣ 2011, Songpan county, Κίνα - Ένα φράγμα τελμάτων είχε καταστραφεί από κατολισθήσεις που προκλήθηκαν από σφοδρές βροχοπτώσεις. Τα απόβλητα εκτόπισαν 272 άτομα και κατέληξαν στο ποταμό Fujiang, αφήνοντας ανθρώπους χωρίς πόσιμο νερό. 2010, Kolontár, Ουγγαρία - Ένα φράγμα αποθήκευσης των αποβλήτων από την εξόρυξη βωξίτη κατέρρευσε λόγω της καταρρακτώδους βροχής. Χιλιάδες τόνοι τοξικής ιλύος πλημμύρισαν μια περιοχή 8 km 2 και πολλές πόλεις, σκοτώθηκαν 10 άτομα και τραυματίστηκαν , Μανίλα, Φιλιππίνες - 20 εκατομμύρια τόνοι αποβλήτων ορυχείου ελευθερώνονται στο περιβάλλον μετά από την αστοχία του φράγματος. Ο ποταμός Balog έμεινε βιολογικά νεκρός. Philex εταιρεία εξόρυξης ισχυρίστηκε ότι δεν είχε παραβιάσει τους περιβαλλοντικούς κανονισμούς. Οι ασυνήθιστα σφοδρές βροχοπτώσεις, ισχυρίστηκαν ότι ήταν μια "πράξη του Θεού". Παρακάτω παρουσιάζονται ενδεικτικά κάποιες εικόνες αστοχίας φραγμάτων: Εικόνα 2.8 Kolontár Ουγγαρία - αστοχία φράγματος τελμάτων, 2010 ( Chronology of major tailings dam failures as of March 22, 2011) 22

37 Εικόνα 2.9 Los Frailes αστοχία φράγματος τελμάτων της Ισπανίας, 1998 ( Chronology of major tailings dam failures as of March 22, 2011) Εικόνα 2.10 Merriespruit - αστοχία φράγματος τελμάτων στη Νότια Αφρική ( Chronology of major tailings dam failures as of March 22, 2011) 23

38 3. ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ, ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ, ΣΕΙΣΜΟΛΟΓΙΚΩΝ ΣΥΝΘΗΚΩΝ ΣΤΗΝ ΕΥΡΥΤΕΡΗ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ Στα πλαίσια του επιχειρησιακού σχεδίου που εκπονήθηκε από την Ελληνικός Χρυσός Α.Ε., για την ανάπτυξη των Μεταλλείων Κασσάνδρας είχε προβλεφθεί η δημιουργία μιας ολοκληρωμένης και προστατευμένης περιοχής ξηρής απόθεσης στην περιοχή του Μαντέμ Λάκκου και πιο συγκεκριμένα στην περιοχή της λεκάνης Κοκκινόλακα, κοντά στις υφιστάμενες περιοχές απόθεσης του Chevalier και του Καρακολίου. Η Μεταλλευτική μονάδα των Μεταλλείων της Κασσάνδρας βρίσκεται στο νομό Χαλκιδικής στη Βόρεια Ελλάδα και περιλαμβάνει τα υφιστάμενα μεταλλεία της Ολυμπιάδας, Μαύρων πετρών και Μαντέμ Λάκκου καθώς και το νέο μεταλλείο στις Σκουριές, καταλαμβάνοντας έκταση περίπου 264 km 2. Η μελέτη των αναχωμάτων και των υφισταμένων εργασιών στην περιοχή αποστράγγισης του Κοκκινόλακα εκπονήθηκαν από την Όμικρον Κάπα Consulting Ltd, με βάση τις απατήσεις του επιχειρηματικού σχεδιασμού και σύμφωνα με την σύμβαση που υπογράφηκε στις 3/2/2006 με την Ελληνικός Χρυσός Α.Ε.. Η νέα περιοχή ξηρής απόθεσης βρίσκεται στην λεκάνη του Κοκκινόλακα και θα χρησιμεύσει ως περιοχή απόθεσης τελμάτων για τις ανάγκες των μεταλλείων Ολυμπιάδας και Μαύρων Πετρών για μια περίοδο λειτουργίας 20 ετών, όπως αυτή ορίζεται από το επιχειρηματικό σχεδιασμό, ενσωματώνοντας επίσης τα τέλματα που έχουν ήδη παραχθεί από προϋπάρχουσες μεταλλευτικές δραστηριότητες στις περιοχές του Μαντέμ Λάκκου, των Μαύρων Πετρών, του Στρατωνίου και της Ολυμπιάδας. Για την εκπόνηση της παρούσας εργασίας μας διατέθηκαν τα απαιτούμενα τεύχη των μελετών με τα αντίστοιχα σχέδια αυτών όπως αναλυτικά αναφέρθηκαν και στην εισαγωγή. Στη συνέχεια της παρούσας θα αναφέρονται ως εξής: ΤΕΧΝΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΚΟΚΚΙΝΟΛΑΚΑ (ΤΜΚ) ΕΚΘΕΣΗ ΕΚΤΙΜΗΣΗΣ ΚΙΝΔΥΝΟΥ (ΕΕΚ) ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΚΟΚΚΙΝΟΛΑΚΑ (ΥΜΚ) ΥΔΡΑΥΛΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ (ΥΕ) ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ (ΓΕ) ΕΙΔΙΚΗ ΣΕΙΣΜΟΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΩΝ ΡΗΓΜΑΤΩΝ ΤΗΣ ΕΥΡΥΤΕΡΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΤΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ ΚΑΣΣΑΝΔΡΑΣ (ΕΣΜ) 24

39 3.1 ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΕΡΓΟΥ - ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΤΟΠΟΘΕΣΙΑΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΕΡΓΟΥ ΚΑΙ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ ΔΙΑΧΕΙΡΗΣΗΣ Ο στόχος του έργου είναι η ενοποίηση των ήδη υπαρχόντων τελμάτων από τις εγκαταστάσεις διάθεσης στις περιοχές Καρακόλι και Chevalier και την ενσωμάτωσή τους στον σχεδιασμό μιας νέας προστατευόμενης περιοχής ξηρής απόθεσης στην λεκάνη του Κοκκινόλακα. Μετά την αποστράγγιση τα τέλματα της εξορυκτικής δραστηριότητας και τα στείρα θα αποτίθενται στην κοιλάδα, περιοριζόμενα από ένα ανάχωμα προς τα ανάντη της εκτροπής και ένα κατάντη ανάχωμα. Η κατασκευή των αναχωμάτων και η εναπόθεση στην περιοχή αποστράγγισης θα εφαρμοστεί σε διακριτά στάδια. Η περιοχή αποστράγγισης του Κοκκινόλακα θα αξιοποιηθεί για πάνω από 20 περίπου χρόνια ως αποθηκευτικός χώρος των στερεών αποβλήτων που προκύπτουν από την επεξεργασία του μεταλλεύματος και από την ανάπτυξη των μεταλλευτικών δραστηριοτήτων. Τα υλικά που πρόκειται να αποτεθούν στη περιοχή αποστράγγισης και οι αντίστοιχοι όγκοι είναι περίπου οι ακόλουθοι: 165,000 m 3 τελμάτων και ιλύος που προέρχεται από τις εξουδετερώσεις του νερού του μεταλλείου από το μεταλλείο των Μαύρων Πετρών, 810,000 m 3 τελμάτων από το μετάλλευμα της Ολυμπιάδας, 490,000 m 3 από σκωρία από την μεταλλουργική επεξεργασία, 3,350,000 m 3 σκοροδίτη από μεταλλουργικές διεργασίες, 210,000 m3 γύψου από μεταλλουργικές διεργασίες, 4,100,000 m 3 τελμάτων που προκύπτει από την ανάκτηση υπάρχουσας απόθεσης τελμάτων και από τα υπάρχοντα επιφανειακά αποθέματα, από προηγούμενες μεταλλευτικές δραστηριότητες, 1,605,000 m 3 στείρων από την ανάπτυξη των μεταλλείων στις Μαύρες Πέτρες και την Ολυμπιάδα. Τα εξορυχθέντα από την μεταλλευτική επεξεργασία των μεταλλευμάτων που παρέχονται από τα μεταλλεία της Ολυμπιάδας και των Μαύρων Πετρών εμπεριέχουν συμπυκνώματα Μολύβδου και Ψευδαργύρου και ανεπεξέργαστο χρυσό. Οι αποθηκευτικές ανάγκες της περιοχής αποστράγγισης για μια περίοδο 20 ετών αποτελούνται από τους προαναφερόμενους όγκους και απρόβλεπτες μελλοντικές αποθέσεις. Ως εκ τούτου, το μέγεθος 25

40 σχεδιασμού της απαιτούμενης χωρητικότητας της περιοχής αποστράγγισης όπως καθορίζεται από την Ελληνικός Χρυσός ήταν γύρω στα 10 Mm 3. Οι θέσεις και η γεωμετρία των αναχωμάτων αποφασίστηκαν, προκειμένου να επιτευχθεί η απαιτούμενη χωρητικότητα του χώρου απόθεσης τελμάτων. Με δεδομένη την επιλεγμένη γεωμετρία και θέση των αναχωμάτων, η προκαθορισμένη χωρητικότητα αποθήκευσης επιτυγχάνεται χάρη στους ακόλουθους συντελεστές: Μορφολογία εδάφους, Απομάκρυνση όλου του χαλαρού υλικού από την από την επιφάνεια της λεκάνης, Δημιουργία του δανειοθαλάμου Νο1 εντός των ορίων της λεκάνης, Γεωμετρία της τελικής μορφής του εδάφους μετά το κλείσιμο των εγκαταστάσεων. Η περιοχή που καταλαμβάνεται από τα στερεοποιημένα τέλματα και στείρα μετά το κλείσιμο των εγκαταστάσεων θα είναι περίπου m 2, ενώ οι κατασκευαστικές εργασίες καλύπτουν έκταση m 2. Αναλυτικοί υπολογισμοί της χωρητικότητας αποθήκευσης παρέχονται σε επόμενο κεφάλαιο της παρούσας. Η απόθεση των τελμάτων, η κατασκευή των αναχωμάτων, καθώς και το σύστημα επενδύσεως της λεκάνης πραγματοποιείται σε 3 ξεχωριστά στάδια ( Α, Β, Γ- τελική φάση) με βάση του δεδομένους ρυθμούς παραγωγής των τελμάτων. Κατά τη διάρκεια της εκτέλεσης της φάσης κατασκευής Α πραγματοποιείται η κατασκευή του επιχώματος ανάντη μέχρι το επίπεδο 200m καθώς και η κατασκευή της σήραγγας εκτροπής, οι τάφροι εκτροπής και οι δρόμοι κατά μήκος της περιφέρειας της περιοχής αποστράγγισης θα κατασκευαστούν πριν από την εγκατάσταση της επένδυσης της λεκάνης. Η επένδυση της λεκάνης θα εφαρμοστεί μέχρι το επίπεδο +180m μαζί με την αντίστοιχη κατασκευή του κατάντη αναχώματος (μέχρι το ίδιο επίπεδο +180m). Στη συνέχεια, η απόθεση (φάση απόθεσης Α) των τελμάτων θα αρχίσει εντός των ορίων του προστατευόμενου τμήματος της λεκάνης και εκτιμάται ότι θα διαρκέσει για χρονικό διάστημα 6 ετών. Παράλληλα, η αποκατάσταση του χώρου που καταλαμβάνεται από τις εγκαταστάσεις τελμάτων Νο1 και Νο2 του Chevalier θα επιτευχθεί με την ολική αφαίρεση των τελμάτων και τη σχετική επίχωση του Chevalier. Αυτός ο όγκος (περίπου m 3 ), θα κατατεθεί εντός της διαγραμμισμένης λεκάνη, όπως σχηματίζονται κατά την κατασκευή της φάσης Α. Ως εκ τούτου, ο όγκος των αποθέσεων του Chevalier 26

41 και των αναχωμάτων δεν θα επηρεάσει τις εγκαταστάσεις απόθεσης των συμπυκνωμένων τελμάτων και στείρων του Κοκκινόλακα. Κατά τη διάρκεια της εκτέλεσης της κατασκευής της φάση Β, το κατάντη ανάχωμα θα κατασκευαστεί μέχρι το επίπεδο των +200 m και η εγκατάσταση του συστήματος επένδυσης της λεκάνης θα πρέπει να επεκταθεί μέχρι το επίπεδο των +200m. Η επένδυση της λεκάνης επίσης θα υλοποιηθεί στους τομείς Νο1 και Νο2 των εγκαταστάσεων τελμάτων και των αναχωμάτων του Chevalier, όπως έχουν ήδη διαμορφωθεί μετά την εκσκαφή και απομάκρυνση των άχρηστων υλικών. Οι ανυψωτικές εργασίες του κατάντη αναχώματος εκτελούνται ταυτόχρονα με τη φάση Α με τις διαδικασίες απόθεσης τελμάτων. Η εγκατάσταση του συστήματος της επένδυσης της λεκάνης μέχρι το επίπεδο των +200m, επιτρέπει την εκτέλεση της Β φάσης, της απόθεσης τελμάτων για άλλα 6 με 7 χρόνια. Ενώ λαμβάνει χώρα η Β φάση απόθεσης, ξεκινάει η Γ φάση της κατασκευής. Η κατασκευή της φάσης Γ περιλαμβάνει την ανύψωση των ανάντη και κατάντη αναχωμάτων μέχρι τα τελικά επίπεδα +218 m και +215 m, αντίστοιχα και η εγκατάσταση του συστήματος επένδυσης μέχρι την προκαθορισμένη τελική ανύψωση της περιοχής απόθεσης. Η τρίτη φάση της απόθεσης των τελμάτων θα ξεκινήσει αμέσως μετά την ολοκλήρωση της φάσης κατασκευής Γ και θα συνεχιστεί μέχρι το τέλος των εργασιών εξόρυξης (20 έτη λειτουργίας). Στείρα από τα μεταλλεία των Μαύρων πετρών και της Ολυμπιάδας μαζί με υλικά που προέρχονται από την εκσκαφή της σήραγγας εκτροπής θα χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή των δυο αναχωμάτων. Εκτός από τα στείρα πετρώματα από τον δανειοθάλαμο Νο1 καθώς και τα στείρα πετρώματα από άλλους δανειοθαλάμους κοντά στην περιοχή που θα πρέπει να προσδιοριστούν στο μέλλον, και να χρησιμοποιηθούν. Ο δανειοθάλαμος Νο1 βρίσκεται εντός των ορίων της περιοχής απόθεσης. Στείρα υλικά που δεν έχουν τα κατάλληλα γεωτεχνικά χαρακτηριστικά για την κατασκευή των αναχωμάτων θα αποτεθούν στην περιοχή ξηρής απόθεσης. Όσον αναφορά τα χονδρά τέλματα από τα μεταλλεία της Ολυμπιάδας και των Μαύρων Πετρών, αυτά θα χρησιμοποιηθούν ως υλικό λιθογομώσεως στις υπόγειες στοές των μεταλλείων. 27

42 Εικόνα 3.1 Οριζοντιογραφία: Όρια απόθεσης και αναχωμάτων, Λίμνες τελμάτων Chevallier, Δανειοθάλαμος Νο1 (ΤΜΚ) Εικόνα 3.2 Χώρος απόθεσης τελμάτων 28

43 Μια σύντομη αναφορά των κατασκευαστικών εργασιών που προβλέπονται στο πλαίσιο του προγράμματος δίνεται παρακάτω: Σήραγγα εκτροπής Τάφροι εκτροπής Ανάντη ανάχωμα Κατάντη ανάχωμα Δευτερεύων κατάντη ανάχωμα Σύστημα επένδυσης λεκάνης και επικάλυψης, σύστημα αποστράγισης Συστήματα ενοργάνωσης ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΠΟΘΕΣΙΑΣ Η προτεινόμενη θέση των αναχωμάτων και των υφισταμένων εργασιών στην περιοχή ξηρής απόθεσης του Κοκκινόλακα είναι 3.5 km εσωτερικά του δυτικού τμήματος του παραθαλάσσιου χωριού Στρατωνίου, όπου οι επιφανειακές Μεταλλευτικές εγκαταστάσεις των Μαύρων Πετρών και του Μαντέμ Λάκκου απέχουν περίπου 4 km από το χωριό του Στρατωνίου, στον δήμο Αριστοτέλη, της νομαρχίας Χαλκιδικής στην Βόρεια Ελλάδα. Η απόσταση ανάμεσα στην περιοχή του έργου στην Ολυμπιάδα και στις Μαύρες Πέτρες είναι 15 και 4,5 km, αντίστοιχα, το μεταλλείο του Μαντέμ Λάκκου βρίσκεται 1 km βόρεια από την περιοχή ξηρής απόθεσης. Η περιοχή εξυπηρετείται από δημόσιους δρόμους και από ένα οδικό δίκτυο που έχει κατασκευαστεί για να εξυπηρετεί τις μεταλλευτικές δραστηριότητες. Εικόνα 3.3 Χάρτης ευρύτερης περιοχής του έργου 29

44 Σύμφωνα με το επιχειρησιακό σχέδιο η κατασκευή της νέας μονάδας επεξεργασίας και μεταλλουργίας προβλέπεται να είναι κοντά στην περιοχή ξηρής απόθεσης. Τα αναχώματα και τα υφιστάμενα έργα της περιοχή ξηρής απόθεσης του Κοκκινόλακα βρίσκονται ανάμεσα στα χωριά Στρατώνι και Στρατονίκη κατά μήκος προσχωσιγενών πεδιάδων που περιβάλλονται από το βουνό Στρατόνικο. Το μεγαλύτερο τμήμα της περιοχής ανήκει στο συγκρότημα των Μεταλλείων Κασσάνδρας, η οποία στο παρελθόν υπήρξε περιοχή με έντονη μεταλλευτική δραστηριότητα. Εικόνα 3.4 Περιοχή Μαντέμ Λάκκος και Στρατώνι Στην περιοχή γύρω από την περιοχή του έργου και ανάντη του βόρειου ορίου της λεκάνης βρίσκονται τα γραφεία και οι αποθήκες που εξυπηρετούν τις ανάγκες του μεταλλείου του Μαντέμ Λάκκου, ο άξονας πρόσβασης του Μαντέμ Λάκκου και επίσης η κύρια στοά πρόσβασης στο επίπεδο +216 m. Επιπροσθέτως, εντός της καθορισμένης περιοχής απόθεσης, βρίσκονται διάφορες αποθέσεις τελμάτων που έχουν παραχθεί από προηγούμενη μεταλλευτική δραστηριότητα και προσδιορίζονται συγκεκριμένα στις, εγκαταστάσεις απόθεσης τελμάτων Chevalier No1 και Νο2, το ανάχωμα Chevalier, τις εγκαταστάσεις απόθεσης τελμάτων στο Καρακόλι, τις περιορισμένες αποθέσεις στείρων από το μεταλλείο των Μαύρων Πετρών, την περιοχή απόθεσης σκωρίας και περιοχή απόθεσης απορριμμάτων. Η παρουσία προϋπαρχόντων αποθέσεων στο εσωτερικό και κοντά στην περιοχή του έργου και ιδιαίτερα στην ευρύτερη περιοχή των εγκαταστάσεων απόθεσης τελμάτων του Chevalier Νο 1 και Νο 2 και Καρακολίου αποτελούν το κύριο χαρακτηριστικό του έργου αυτού. 30

45 ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΟΙ ΧΩΡΟΙ ΑΠΟΘΕΣΗΣ ΤΟΠΟΓΡΑΦΙΑ Εικόνα 3.5 Περιοχή ξηρής απόθεσης του Κοκκινόλακκα Ο τοπογραφικός καθορισμός της περιοχής του έργου χαρακτηρίζεται από ένα φυσικό βόρειο σύνορο, την κορυφογραμμή του βουνού Στρατόνικου η οποία καθορίζεται περίπου από ανατολή προς δύση. Η μορφολογία της ευρύτερης περιοχής χαρακτηρίζεται ως ημιορεινή, με υψόμετρα που κυμαίνονται από +148 m σε +176 m στην κοίτη του ρέματος του Κοκκινόλακα και μέχρι το επίπεδο των +600 m στην κορυφογραμμή του βουνού Στρατόνικου. Η περιοχή στην δεξιά όχθη του ρέματος του Κοκκινόλακα, παραμένει απαραβίαστη από ανθρώπινη παρέμβαση και χαρακτηρίζεται ως δασική περιοχή με δέντρα και θαμνώδη βλάστηση. Οι πλαγιές κοντά στην κοίτη του ρέματος είναι αρκετά απότομες, με κλίσεις από 150 με 400 μοίρες ενώ πιο μακριά από την κοίτη του ρέματος η μορφολογία γίνεται πιο ομαλή. Στην αριστερή όχθη του ρέματος βρίσκονται οι υπάρχουσες αποθέσεις τελμάτων και χώροι απόθεσης στείρων, οι κλίσεις των οποίων είναι λιγότερο απότομες (150 με 300 μοίρες) ΤΟΠΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ - ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΑ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ Γεωτεκτονική τοποθέτηση της περιοχής μελέτης H περιοχή μελέτης ανήκει γεωτεκτονικά στη Σερβομακεδονική μάζα (Εικόνα 3.6 ), η οποία οριοθετείται ανατολικά, από τα Ελληνογουκγοσλάβικα σύνορα έως τη Χαλκιδική, δυτικά από τον ποταμό Στρυμώνα (Kockel & Walther, 1968 και Mercier, 1966). 31

46 Εικόνα 3.6 Σκαρίφημα της γεωτεκτονικής δομής της κεντρικής Μακεδονίας. PL: Πελαγονική ζώνη, AL: υποζώνη Αλμωπίας, PA: υποζώνη Πάικου, PE: υποζώνη Παιονίας (οι AL, PA και PE συνιστούν τη ζώνη Αξιού). CR: Περιροδοπική ζώνη, SM: Σερβομακεδονική μάζα, RH: Μάζα Ροδόπης. Σερβομακεδονική μάζα Τα πετρώματα της Σερβομακεδονικής αποτελούνται από μεταμορφωμένο κρυσταλλοσχιστώδες υπόβαθρο, το οποίο έχει διαχωρισθεί σε δύο σειρές (Kockel & Walther 1968): την κατώτερη σειρά Κερδυλλίων και την ανώτερη σειρά Βερτίσκου. Η σειρά των Κερδυλλίων είναι η κατώτερη σειρά της Σερβομακεδονικής και παρουσιάζει μία γενική διεύθυνση ΒΒΔ - ΝΝΑ. Η λιθοστρωματογραφία της σειράς αποτελείται από τους εξής ορίζοντες (από τους βαθύτερους προς τους ανώτερους): βιοτιτικοί γνεύσιοι, κατώτερος ορίζοντας μαρμάρου, βιοτιτικός γνεύσιος, ενδιάμεσος ορίζοντας μαρμάρου, βιοτιτικός γνεύσιος, ανώτερος ορίζοντας μαρμάρου. Η σειρά του Βερτίσκου είναι η ανώτερη σειρά της Σερβομακεδoνικής μάζας και έχει διεύθυνση επίσης ΒΒΔ - ΝΝΑ φτάνει μέχρι τα σύνορα της Ελλάδας με τη Βουλγαρία και των Σκοπιών και επεκτείνεται και στο έδαφος των δύο αυτών χωρών. Η λιθοστρωματογραφική στήλη της σειράς αποτελείται από τους εξής σχηματισμούς: διμαρμαρυγιακοί γνεύσιοι, διμαρμαρυγιακοί σχιστόλιθοι-γρανατούχοι, μάρμαρα, βιοτιτικοί γνεύσιοι, αμφιβολίτες και άλλα μεταβασικά πετρώματα. Γεωλογικοί σχηματισμοί της περιοχής μελέτης Τα πετρώματα του υποβάθρου της ευρύτερης περιοχής αποτελούνται από σχηματισμούς της Σερβομακεδονικής μάζας, των σχηματισμών Βερτίσκου και Κερδυλλίων. Σημαντική έκταση και 32

47 ιδιαίτερη σημασία για την περιοχή, αφού αποτελούν μητρικά πετρώματα της μεταλλοφορίας, έχουν τα πυριγενή πετρώματα που αναπτύσσονται εκατέρωθεν του ρήγματος του Στρατωνίου. Συγκεκριμένα: a) Γρανοδιορίτης (Στρατωνίου). Περιέχει κεροστίλβη και βιοτίτη, και μεταβαίνει προς διορίτη. Συναντάται βόρεια του Στρατωνίου, στα όρια του οικισμού και στη θέση Ασπροχώματα. Στα περιθώρια του γρανίτη υπάρχει ζώνη μεταμόρφωσης επαφής (skarn) και άλως απλιτικών διεισδύσεων. Η τοποθέτηση της ακολουθεί καθαρά τεκτονικές γραμμές. b) Χαλαζοδιοριτικός πορφύρης. Περιέχει κεροστίλβη και βιοτίτη με πορφυριτικό ιστό. Κατά θέσεις παρατηρούνται και υδροθερμικές εξαλλοιώσεις. Παρατηρείται με τη μορφή μικρών κοιτών και φακών στην περιοχή νότια του Στρατωνίου, με μεγαλύτερη εξάπλωση στο Γεφυριού Λάκκο. c) Διοριτικός πορφύρης. Και αυτός περιέχει κεροστίλβη και βιοτίτη και έχει τα ίδια χαρακτηριστικά με τον προηγούμενο. Βρίσκεται σε μικρές εμφανίσεις βόρεια της Στρατονίκης. d) Διμαρμαρυγιακός γνεύσιος. Αποτελείτε από πλαγιοκλάστα, χαλαζία, μοσχοβίτη, βιοτίτη, αστρίους, επίδοτο και επουσιώδη ορυκτά. Συχνά διατεμνέται από πηγματοειδεις φλέβες και απλιτικες παρείσακτες κοίτες. Συναντάτε στην περιοχή των Σκουρίων και έχει μεγάλη έκταση. Τα νεότερα ιζήματα έχουν περιορισμένη έκταση και αποτελούνται από: i. Υλικά ποτάμιων αναβαθμίδων που διαχωρίζονται σε ανώτερο (Ηλικία: Πλειστόκαινο) και κατώτερο σύστημα (Ηλικία: Ολόκαινο). Το ανώτερο σύστημα εντοπίζεται κατά μήκος της κοιλάδας μεταξύ των Σταγείρων και της Στρατονίκης. Το κατώτερο σύστημα αποτέθηκε έξω από την περιοχή μελέτης. ii. Πλειστοκαινικές αποθέσεις αδιαίρετες που περιλαμβάνουν, εκτός των υλικών του ανώτερου συστήματος αναβαθμίδων, πλευρικά κορήματα και κώνους κορημάτων. iii. Κώνοι κορημάτων. Πρόσφατοι κώνοι μικρής εξάπλωσης στις εξόδους μικρών ρεμάτων. iv. Αλλουβιακές αποθέσεις. Σε περιορισμένη έκταση στις κοίτες ρεμάτων της περιοχής, και σε κάπως μεγαλύτερη εμφάνιση στις ακτές του Στρατωνίου. Στην Εικόνα 3.10 παρουσιάζεται ο γεωλογικός χάρτης της ευρύτερης περιοχής μελέτης (Τροποποιημένα από τους γεωλογικούς χάρτες του Ι.Γ.Μ.Ε., κλίμακας 1:50.000, φύλλα Αρναία, Ιερισσός, Σταυρός, Στρατονίκη). 33

48 Εικόνα 3.7 Γεωλογικός χάρτης της περιοχής μελέτης (Τροποποιημένα από τους γεωλογικούς χάρτες του Ι.Γ.Μ.Ε., κλίμακας 1:50.000, φύλλα Αρναία, Ιερισσός, Σταυρός, Στρατονίκη). 34

49 Πίνακας 3.1 Γεωλογικοί σχηματισμοί της περιοχής μελέτης (υπόμνημα της Εικόνας 3.7). Οι γεωλογικοί σχηματισμοί που αναπτύσσονται στην περιοχή της ξηρής απόθεσης, μαζί με τις υφιστάμενες γεωλογικές, υδρογεωλογικές και γεωτεχνικές συνθήκες που προέκυψαν στην περιοχή στερεής απόθεσης διακρίνονται σε δυο κατηγορίες :επιφανειακούς σχηματισμούς και σε μητρικό 35

50 πέτρωμα. Πιο συγκεκριμένα οι σχηματισμοί στην περιοχή ξηρής απόθεσης, από τον νεώτερο στον παλαιότερο είναι οι ακόλουθοι: Επιφανειακοί σχηματισμοί- Αποθέσεις εξορυκτικών δραστηριοτήτων. - Χονδρόκκοκα τέλματα και περιοχή στείρων αποθέσεων του αναχώματος Chevalier (Ta, Ch) - Συμπυκνωμένα στείρα και τέλματα από τις εγκαταστάσεις τελμάτων Chevalier Νο1 και Νο2. (Ta, Ch, Tel). - Ανάχωμα Καρακολίου (Ta, K). - Το ανάχωμα στο Καρακόλι αποτελείται από χονδρόκοκκες άμμους, χαλίκια και αργιλικά προς αμμώδη τέλματα. - Τεχνητές αποθέσεις - χώροι απόθεσης τελμάτων από τις μεταλλευτικές δραστηριότητες (Ta). Αποτελούνται κυρίως από χονδρόκοκκα χαλίκια, ογκόλιθους από τους διάφορους σχηματισμούς που βρέθηκαν στην περιοχή μαζί με αμμώδη προς αργιλικά εδαφικά υλικά. Προέρχονται είτε από αποθέσεις των στείρων (στις εγκαταστάσεις της περιοχής του Μαντέμ Λάκκου, στην κατωφέρεια της κύριας οδικής πρόσβασης), ή από την διάθεση των χαλαρών υλικών εκσκαφής ή υλικών επίχωσης (στην κατηφορική περιοχή της λίμνης εκτάκτου ανάγκης του μεταλλείου και του υπονόμου του Κοκκινόλακα). Το μέγιστο πάχος των τεχνιτών αποθέσεων κυμαίνεται από σημείο σε σημείο (περίπου 10 m). Ο σχηματισμός είναι ευαίσθητος σε επιφανειακές αστοχίες και κατολισθήσεις μικρής κλίμακας καθώς επίσης είναι ευαίσθητος για υδραυλική διάβρωση. - Αποθέσεις στείρων (St). Αποτελούνται από χαλίκια και κροκάλες κυρίως ανθρακικής προέλευσης μαζί με χονδρόκοκκες εδαφικές άμμους. Η περιοχή απόθεσης στείρων βρίσκεται στην ανατολική πλευρά του αναχώματος του Καρακολίου. - Αποθέσεις των προϊόντων οξείδωσης και μεταλλεύματος μετά από φρύξη (Μαύρες Πέτρες) (Sk). Αυτά καλύπτουν ένα μικρό τμήμα του ρέματος στην αριστερή όχθη του Κοκκινόλακα, στα νοτιοανατολικά στη λίμνη συλλογής νερού εκτάκτου ανάγκης του μεταλλείου. Αυτές αποτελούνται από χαλαρά χονδρόκοκκα υλικά που μοιάζουν εδαφικά, τα οποία επηρεάζονται ιδιαίτερα από την υδραυλική διάβρωση και είναι επιρρεπή σε επιφανειακές αστοχίες και κατολισθήσεις. Επιφανειακοί σχηματισμοί σύγχρονες αποθέσεις. - Μικτές προσχωσιγενής αποθέσεις, στείρα και αποθέσεις μεταλλεύματος (Al). Βρίσκονται κατά μήκος της κοίτης του Κοκκινόλακα και το μέγιστο πάχος τους εντοπίζεται στην περιοχή του βάθρου του χαμηλότερου σημείου πλήρωσης του στηρίγματος. Αποτελούνται 36

51 κυρίως από χαλίκια και κροκάλες των σχηματισμών που βρέθηκαν στην περιοχή και στους χώρους απόθεσης του μεταλλεύματος, μαζί με χονδρά προς λεπτά αμμώδη εδαφικά υλικά. Η διάκριση μεταξύ των διαφόρων υλικών δεν είναι δυνατή λόγω της συχνής εναλλαγής τους. - Εδαφικά υλικά από αποσάθρωση των υποκείμενων Αμφιβολιτών (w). Αποτελούνται κυρίως από αμμώδη αργίλους με μικρές κροκάλες και χάλικες αμφιβολιτών και αμφιβολιτικών γνευσίων. Το πάχος του σχηματισμού είναι περίπου m, με το μεγαλύτερο πάχος να βρίσκεται στις περιοχές όπου οι αμφιβολίτες είναι εξαιρετικά αποσαθρωμένοι. Ο σχηματισμός είναι επιρρεπής σε επιφανειακές αστοχίες και κατολισθήσεις κατά τόπους και επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από την υδραυλική διάβρωση. Μητρικό πέτρωμα- Γεωτεκτονική μονάδα Βερτίσκου - Εξαιρετικά αποσαθρωμένοι και λατυποπαγείς αμφιβολίτες και αμφιβολιτικοί γνεύσιοι (Ab, w). Η βραχομάζα είναι χαλαρή έως μετρίως ισχυρή και κατά τόπους παρουσιάζει εδαφική συμπεριφορά, αλλά διατηρεί την αρχική της βραχώδη δομή. Η βραχομάζα είναι εξαιρετικά ρηγματωμένη από τουλάχιστον τέσσερις οικογένειες ασυνεχειών, ενώ κατά τόπους βρέθηκε χαλικώδες έδαφος λόγω των έντονων καιρικών συνθηκών και διαδικασιών θραύσης. Ο σχηματισμός είναι επιρρεπής σε επιφανειακές αστοχίες και κατολισθήσεις καθώς και στην υδραυλική διάβρωση. - Αμφιβολίτες και Αμφιβολιτικοί Γνεύσιοι, μετρίως έως πολύ κερματισμένοι και μετρίως αποσαθρωμένα (Αb, br). Η βραχομάζα είναι μετρίως έως πολύ ισχυρή και διασταυρώνεται από τουλάχιστον τρείς οικογένειες ασυνεχειών μετρίου έως μεγάλου μήκους. Η σχιστότητα είναι καλά σχηματισμένη κατά μήκος με τις υπόλοιπες μορφές εγκάρσιων ασυνεχειών της έντονα θρυμματισμένη βραχομάζα. - Αμφιβολίτες και αμφιβολιτικοί Γνεύσιοι (Ab). Αποτελούνται κυρίως από πράσινους προ καφέ-πρασινωπούς αμφιβολίτες με τοπικές στρώσεις σκούρο-πράσινων αμφιβολιτικών γνευσίων μεταξύ των στρώσεων. Η βραχομάζα είναι νέα και μη αποσαθρωμένη, με ισχυρή αντοχή ελαφρώς θρυμματισμένη από δυο κύριες (σχεδόν κάθετες) οικογένειες ασυνεχειών μεγάλου μήκους. Κατά τόπους, επίσης απαντούν επίπεδα σχιστότητας, πιο εμφανή στους αμφιβολιτικούς γνευσίους. Σχηματισμοί υποβάθρου- Γεωτεχνική ενότητα Κερδίλια - Βιοτιτικοί Γνεύσιοι (Gn, bi). 37

52 Ο σχηματισμός βρέθηκε στα βόρεια του ρήγματος του Στρατωνίου- Βαρβάρας, το οποίο καθορίζει το όριο ανάμεσα στην υποκείμενη ενότητα της Κερδίλιας και της υπερκείμενης ενότητας του Βερτίσκου. Όσον αφορά την υδρολογία και υδρογεωλογία του Κοκκινόλακα, η υπό μελέτη λεκάνη είναι τμήμα της μεγαλύτερης λεκάνης του Ασπρόλακα και στραγγίζεται κυρίως από το ρέμα του Κοκκινόλακα, με προσανατολισμό από βορειοδυτικά προς νοτιοανατολικά. Τα νερά των ψηλότερων πηγών βρίσκονται ανατολικά της Στρατονίκης σε ύψος +750 m. Η λεκάνη του Κοκκινόλακα έχει μήκος περίπου 12.5 km και 2 Km πλάτος και τροφοδοτεί μια περιοχή 24.7 Km 2. Περιλαμβάνει τις περιοχές της Στρατονίκης, του μεταλλείου Μαντέμ Λάκκου και των Μαύρων Πετρών. Το ρέμα του Κοκκινόλακα έχει δυο παρακλάδια (ένα βόρειο και ένα νότιο), που προσεγγίζουν την κοιλάδα από την ανατολική πλευρά, ενώνονται μεταξύ τους στην κοιλάδα και χύνονται στον κόλπο της Ιερισσού. Άλλα ρέματα που υπάρχουν στην περιοχή ενισχύουν την ροή των ρεμάτων του Κοκκινόλακα του Βαθίλακα, του ρέματος του Μαντέμ Λάκκου και του ρέματος του Γιάναβου. Σύμφωνα με την ελληνική μελέτη καθορισμού των ορίων εντός της άνω λεκάνης του Κοκκινόλακα στην περιοχή του Στρατωνίου- Στρατονίκης, στην βόρεια Χαλκιδική (Prisma S.A. Consulting Engineers, Ιανουάριος 2006) η ανυψούμενη στάθμη του νερού του ρέματος του Κοκκινόλακα ανέρχεται στα 50m 3 /s λαμβάνοντας υπόψη περίοδο επιστροφής των 200 ετών. Θα πρέπει να αναφερθεί ότι κατά τη διάρκεια της ξηρής περιόδου και αμέσως μετά στην περιοχή της συμβολής των ρεμάτων του Κοκκινόλακα και του Ασπρόλακα η συνολική ροή των ρεμάτων μεταφέρεται υπόγεια μέχρι την εκβολή του ποταμού Ασπρόλακα προς τη θάλασσα. Οι σχετικά μεγάλες κλίσεις των πλευρών της κοιλάδας η παρουσία των ημιδιαπερατών προς αδιαπέρατων γνευσίων στις ημιορεινές περιοχές και η παρουσία διαπερατών σχηματισμών στις κοιλάδες, οδηγούν σε μια σχετικά υψηλή ταχύτητα της ροής του νερού στις ημιορεινές περιοχές και στα υπόγεια νερά που ρέουν στην κοιλάδα. Εντός των ορίων της περιοχής ξηρής απόθεσης δεν ανιχνεύεται υδροφόρος ορίζοντας. Οι γεωλογικοί σχηματισμοί που βρίσκονται στην περιοχή, μέχρι περίπου το βάθος των 20 m, αποτελούνται από επιφανειακούς σχηματισμούς και τις αποσαθρωμένες και λατυποπαγείς ζώνες του υποστρώματος το οποίο είναι σχετικά ημιδιαπερατό. Σε μεγαλύτερα βάθη, όπου αναπτύσσεται το νέο υπόστρωμα, οι σχηματισμοί είναι πρακτικά αδιαπέρατοι. 38

53 3.2 ΣΕΙΣΜΙΚΟΤΗΤΑ - ΣΕΙΣΜΟΤΕΚΤΟΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ Η χερσόνησος της Χαλκιδικής είναι μια περιοχή με ενδοηπειρωτικές διαρρήξεις οι οποίες χαρακτηρίζονται από τεκτονικά κέρατα, τεκτονικές τάφρους και μεγάλης γωνίας κλίσης κανονικά ρήγματα. Σε πολλές περιπτώσεις αυτά τα ρήγματα σχετίζονται με σημαντικά οριζόντια άλματα - μετατοπίσεις. Τα μεγάλα ρήγματα που δεσπόζουν ευρύτερο χώρο της ΒΑ Χαλκιδικής παρουσιάζουν τρεις γενικές διευθύνσεις ανάπτυξης (Mountrakis, 2004, Pavlides & Kilias 1987): ένα μεγάλο μέρος από αυτά προσανατολίζονται σε μία ΒΔ-ΝΑ ως ΒΒΔ-ΝΝΑ κατεύθυνση, ένα δεύτερο σύστημα έχει διεύθυνση περίπου Α-Δ ως ΔΒΔ-ΑΝΑ και ένα τρίτο σύστημα έχει μία ΒΑ-ΝΔ κατεύθυνση, ενώ μερικά ρήγματα τείνουν περίπου σε μία Β-Ν κατεύθυνση (Εικόνα 3.8). Εικόνα 3.8 Χάρτης με τα μεγάλα ενεργά ρήγματα του Βόρειου Ελληνικού Χώρου, και τις διευθύνσεις των εφελκυστικών τάσεων που υπολογίσθηκαν από σεισμολογικά δεδομένα (πράσινα βέλη) και από τεκτονικές μετρήσεις (μαύρα βέλη) (Mountrakis et al., 2004) Σεισμοτεκτονική των πρόσφατων σεισμών Στην ευρύτερη περιοχή μελέτης εμφανίζεται ένα πλήθος ρηγμάτων (Pavlides & Kilias 1987), τα οποία έχουν ιδιαίτερα σημαντική μορφολογική έκφραση, όπως φαίνεται (Εικόνα 3.9). Εκεί εύκολα διακρίνεται ο σημαντικός ρόλος που διαδραματίζουν στην διαμόρφωση του ανάγλυφου το ρήγμα του Στρατωνίου αλλά και το ρήγμα του Γοματίου τα οποία είναι τυπικά ενεργά ρήγματα, τα σπουδαιότερα της Ανατολικής Χαλκιδικής. 39

54 Εικόνα 3.9 Τα κυριότερα νεοτεκτονικά ρήγματα της Χαλκιδικής και τα αντίστοιχα επίκεντρα μεγάλων σεισμών (Pavlides & Kilias 1987) Όσον αφορά τη γεωμετρία και κινηματική του ρήγματος του Στρατωνίου μπορεί να επισημανθεί επιγραμματικά ότι είναι μια γραμμική νεοτεκτονική δομή με Α Δ διεύθυνση, μήκους μεγαλύτερο των 30 km (εκ των οποίων 15 km στην ξηρά), με στοιχεία: παράταξη (strike, αζιμούθιο) Ν 110 ο, μέση κλίση (από το οριζόντιο επίπεδο- dip) 50 ο προς νότια (S), και γωνία τεκτονικής γράμμωσης (Pitch of striation or Rake) 70 ο - 80 o ανατολικά (Ε). Είναι κανονικό ρήγμα (normal) με κατερχόμενο (πάνω) τέμαχος (hanging wall) το νότιο block και ανερχόμενο (κάτω τέμαχος (footwall) το βόρειο. Συνδέεται γεωμετρικά προς τα δυτικά με το ρήγμα Βαρβάρας το οποίο είναι επίσης κανονικό ρήγμα με σημαντική αριστερόστροφη συνιστώσα (left-rateral component) της κίνησης (oblique - slip fault ). Μικρότερα ρήγματα που εμφανίζονται στις επιφανειακές ιζηματογενείς αποθέσεις είναι παράλληλα - υποπαράλληλα προς τις κύριες δομές (συνθετικά και αντιθετικά - antithetic and synthetic ), παρουσιάζουν όμως μεγαλύτερες γωνίες κλίσης 60-90ο με συνηθέστερη την τιμή των 80ο. Στη θέση Μαδέμ Λάκκος - Βαθύλακκος η συνέχεια του ρήγματος του Στρατωνίου διακόπτεται (stepping) και γενικά το ίχνος του γεωλογικού ρήγματος δεν είναι με ακρίβεια γνωστή, λόγω και της μεγάλης ανθρωπογενούς επέμβασης. Ειδικά στη θέση Βαθύλακκας παρουσιάζει μια γεωμετρική δομή step. Το πεδίο των τάσεων, όπως προκύπτει από την ποσοτική τεκτονική ανάλυση στο ρήγμα Στρατωνίου είναι εφελκυστικό (extensional), με σχεδόν οριζόντιο τον άξονα εφελκυσμού σ 3 (minimum stress axis or tension axis), που διευθύνεται σε μια γενική διεύθυνση Β-Ν, η οποία έχει προσδιορισθεί για ολόκληρη 40

55 τη Χαλκιδική (Pavlides & Kilias 1987, Hatzfeld et al, 1986, Voidomatis et al, 1990) πως φαίνεται και από την δημιουργία χαρακτηριστικών μορφοτεκτονικών γνωρισμάτων (Triangular Facets) κατά μήκος της ακτής του Στρατωνίου σε μία γενική διεύθυνση, παράλληλη προς αυτή του ρήγματος, Α Δ. Από τα γεωλογικά δεδομένα (Pavlides & Tranos 1991, χαρτογράφηση ρήγματος Σταγείρων-Στρατωνίου 1:5.000, αεροφωτογραφίες κλίμακας 1:12.000, Γεωλογικός Χάρτης T.V.X. 1: Cepeda A. 1999), τα στοιχεία του σεισμού του 1932 (Maravelakis 1932, 1936, Φλωράς 1932, Georgalas & Galanopoulos 1953, προσωπικές πληροφορίες, Υδρογραφική Υπηρεσία Ναυτικού 1932 και στοιχεία της εταιρίας Λιπασμάτων, την Τ.V.X. κλπ) προκύπτουν ότι: Το ίχνος του ρήγματος στην υπό μελέτη θέση ανέγερσης νέων εγκαταστάσεων της εταιρίας «Chevalier» δεν είναι σαφώς ορατό, λόγω της έντονης ανθρωπογενούς επέμβασης, παρόλα αυτά, Το ρήγμα τοποθετείται μεταξύ των ισοϋψών των m και είναι κανονικό (normal), (Σχήμα 16). Το βόρειο τμήμα αποτελεί το ανερχόμενο τέμαχος (footwall) και το νότιο το κατερχόμενο (hanging wall). Παρουσιάζεται με κλίσεις που κυμαίνονται μεταξύ 40 ο και 56 ο (μέση κλίση 48 ο ). Τα ίχνη των σεισμικών διαρρήξεων του 1932 τοποθετούνται μεταξύ των ισοϋψών m. Άλλα πιθανά δευτερεύοντα μικρότερα ρήγματα (ζώνη ρήγματος Στρατωνίου- fault zone), που ανιχνεύθηκαν με τις γεωτρήσεις, εκτείνονται παράλληλα με το κυρίως ρήγμα, χωρίς επιφανειακή έκφραση, και σε απόσταση από αυτό m, στο κατερχόμενο τέμαχος (hanging wall). Νότια του κυρίου ρήγματος, στο κατερχόμενο τέμαχος (hanging wall), μεταξύ των ισοϋψών m εκτείνεται η ρηξιγενής ζώνη (fault zone) του ρήγματος Στρατωνίου, στην οποία σε περίπτωση σεισμού αντίστοιχου μεγέθους με το 1932, μπορεί να εμφανιστούν επιφανειακές παραμορφώσεις. Γενικά το ρήγμα Στρατωνίου (χωρίς τον κλάδο της Βαρβάρας) εκτείνεται km στην ξηρά και επεκτείνεται ανατολικότερα - υποθαλάσσια σε άλλα km γεωλογική επιφανειακή σεισμογενετική δομή συνολικά 30 km. Ως σεισμογενετική δομή (σεισμικό ρήγμα - seismogenic structure) βάθους έχει μεγαλύτερο μήκος της τάξης των 50 km. 41

56 Εικόνα 3.10 Χάρτης της υπό μελέτης περιοχής όπου διακρίνεται με μπλε γραμμή το γεωλογικό ρήγμα του Στρατωνίου, με κόκκινη γραμμή το πιθανό ίχνος της ρωγμής του σεισμού του 1932 και με κίτρινο πλαίσιο ορίζεται η περιοχή οπού μπορεί να εμφανιστούν σεισμικές παραμορφώσεις σε περίπτωση μελλοντικής επαναδραστηριοποίησης (ζώνη ρήγματος) (Παυλίδης 2001). Σεισμικότητα της περιοχής μελέτης Η περιοχή μελέτης περικλείεται από τις συντεταγμένες ο ο N (βόρειο γεωγραφικό πλάτος) και ο ο E (ανατολικό γεωγραφικό μήκος). Σεισμοί διαφόρων μεγεθών έχουν αναφερθεί βιβλιογραφικά ή έχουν καταγραφεί ενόργανα στην υπό έρευνα περιοχή. Στην Εικόνα 3.11 απεικονίζεται ο χάρτης της ευρύτερης περιοχής και τα επίκεντρα των σεισμών με μέγεθος Μ>2.0 (ανεξαρτήτως πληρότητας) που συνέβησαν στη περιοχή μελέτης. Εικόνα 3.11 Τα επίκεντρα όλων των σεισμών με μέγεθος Μw>2.0 που συνέβησαν στην ευρύτερη περιοχή μελέτης. Με κόκκινο τρίγωνο διακρίνονται οι θέσεις διαφόρων πόλεων και χωριών που βρίσκονται στην υπό μελέτη περιοχή (ΕΣΜ) 42

57 Στον παραπάνω χάρτη διακρίνονται με κόκκινο αστέρι τα επίκεντρα των τριών μεγάλων και καταστροφικών σεισμών με μέγεθος μεγαλύτερο ή ίσο από 6.0 Richter. Στο κέντρο κάθε αστεριού υπάρχει ένας αριθμός που αντιστοιχεί στο μέγεθος και στο έτος που έγινε ο σεισμός, όπως φαίνεται στο υπόμνημα στο επάνω αριστερό μέρος του χάρτη. Οι αποστάσεις των σεισμών αυτών είναι πάρα πολύ κοντινές προς τις τρεις θέσεις μελέτης που επιλέχθηκαν και είναι τα σημεία με συντεταγμένες: α) θέση ο Ν ο Ε, β) θέση ο Ν ο Ε και γ) θέση ο Ν ο Ε. Η θέση 1 βρίσκεται σχεδόν πάνω στο ρήγμα που έδωσε τον μεγάλο σεισμό του 1932 με μέγεθος Μ=7.0 Richter, και στη θέση περίπου αυτή βρίσκονται και οι εγκαταστάσεις της μονάδας του ορυχείου. Η θέση 2 βρίσκεται σε απόσταση 500 περίπου μέτρων από το ρήγμα, αλλά η κατασκευή του φράγματος Chevalier πάνω σχεδόν στον καθρέφτη του ρήγματος, καθιστά την θέση 2 ως θέση ιδιαίτερης προσοχής. Τέλος η θέση 3 βρίσκεται λίγο μακρύτερα από την άμεση γειτνίαση με το ρήγμα και είναι ο χώρος απόθεσης των σκουριών. Πίνακας 3.2 Οι κυριότεροι σεισμοί στην ευρύτερη περιοχή μελέτης (ΕΣΜ) 479 π.χ., Χαλκιδική, Ποτείδαια (39.7ο N,23.3ο Ε), M= , Θεσσαλονίκη (40.6οN,23.3οE), M= , Θεσσαλονίκη (40.6οN, 23.5οE), M= , Θεσσαλονίκη (40.8οN, 23.2οE), M= , 1 Ιουνίου, Χαλκιδική, Καρυές, 40.2οN, 24.6οE, M= , 26 Φεβρουαρίου, Θεσσαλονίκη (40.7οN, 23.2οE), M= , 12 Μαΐου, Χαλκιδική, Άθως (40.3οN, 24.4οE) M= , Χαλκιδική, Άθως (40.2οN, 24.7οE), M= , 12 Απριλίου, Χαλκιδική, Άθως (40.1οN, 24.5οE), M= , 28 Ιουλίου, Χαλκιδική, Άθως (40.2οN, 24.5οE), M= , Θεσσαλονίκη, Βασιλικά (40.5οN, 23.0οE), M= , 23 Ιουλίου, Άγιο Όρος (40.4οN, 23.9οE), M= , 22 Ιουνίου, 23:30, Θεσσαλονίκη (40.7οN, 23.2οE), M= , 15 Νοεμβρίου, Άγιο Όρος (40.2οN, 24.9οE), M= , 3 Φεβρουαρίου, Άγιο Όρος (40.1οN, 24.2οE), M= , 5 Ιουλίου, Θεσσαλονίκη, Άσσηρος (40.8οN, 23.1οE), M= , 8 Νοεμβρίου, Χαλκιδική, Άθως (40.3οN, 24.4οE), M= , 5 Δεκεμβρίου, Χαλκιδική (39.8οN, 23.5οE), M= , 26 Σεπτεμβρίου, Χαλκιδική, Ιερισσός (40.5οN, 23.9οE), M= , 4 Ιουνίου, Χαλκιδική (40.0οN, 24.0οE), M= , 19 Φεβρουαρίου, Άγιος Ευστράτιος (39.4οN, 24.9οE), M= , 20 Ιουνίου, Θεσσαλονίκη, Στίβος (40.7οN, 23.3οE), M= , 4 Μαΐου, Αρναία (40.56οΝ, 23.64οΕ), Μ=

58 Εικόνα 3.12 Χάρτης με τα ρήγματα της και τα επίκεντρα των σεισμών που συνέβησαν στην ευρύτερη περιοχή μελέτης (ΕΣΜ) Σύμφωνα με τον ΕΑΚ 2000 (Ελληνικός Αντισεισμικός Κανονισμός, όπως αυτός τροποποιήθηκε Φ.Ε.Κ. Β 1154/ , απόφαση αριθμ. Δ17α/115/9/ΦΝ275) η υπό μελέτη περιοχή χαρακτηρίζεται σαν μία ζώνη μέτριας - υψηλής σεισμικότητας. Η αναμενόμενη σεισμική επιτάχυνση με πιθανότητα 10% υπέρβασης τα επόμενα 50 χρόνια είναι a=0.24 g, δηλ. 24% της επιτάχυνσης της βαρύτητας, ζώνη ΙΙ. Οι σεισμοί της περιοχής είναι επιφανειακοί με μέσο εστιακό βάθος 11 Km. Στο σχήμα παρακάτω παρατηρούμε επίσης ότι η πλειονότητα των σεισμών συμβαίνει μέχρι το βάθος των 20 Km. Εικόνα 3.13 Τρισδιάστατη απεικόνιση των σεισμών της ευρύτερης περιοχής μελέτης. Το μέσο εστιακό βάθος βρέθηκε ίσο με 11 Km. Η πλειονότητα των σεισμών συμβαίνει μέχρι το βάθος των 20 Km. (ΕΣΜ) Στην Εικόνα 3.14 έχουν χαρτογραφηθεί τα επίκεντρα των σεισμών της περιοχής σύμφωνα με την πληρότητα των μεγεθών τους και για τα αντίστοιχα χρονικά διαστήματα. Στη περιοχή έρευνας όπως 44

59 φαίνεται και στο εν λόγω σχήμα επικρατούν 2 κύριες τεκτονικές δομές: α) το ρήγμα του Στρατωνίου που συνδέεται με τον σεισμό του 1932 και β) το ρήγμα του Γοματίου. Από την κατανομή των επικέντρων των 3 μεγάλων σεισμών με μέγεθος Μw>6.0 φαίνεται ότι και τα 2 αυτά ρήγματα ενεργοποιήθηκαν κατά την διάρκεια της περιόδου Εικόνα 3.14 Τα επίκεντρα όλων των σεισμών με μέγεθος Μw >2.5 με βάση την πληρότητα τους, που συνέβησαν στην ευρύτερη περιοχή μελέτης. Με κόκκινο αστέρι διακρίνονται τα επίκεντρα των 3 μεγάλων σεισμών της περιοχής με Μw>6.0. Με κόκκινα τρίγωνα έχουν ορισθεί οι θέσεις του Στρατωνίου και της Ιερισσού. Η συνεχής άσπρη γραμμή καθορίζει την εκδήλωση του ρήγματος που έδωσε τον σεισμό του 1932, ενώ με διακεκομμένη γραμμή είναι η πιθανή υποθαλάσσια συνέχεια του εν λόγω ρήγματος. Με κίτρινο χρώμα οροθετείται το ρήγμα του Γοματίου που συνδέεται με τον σεισμό του (ΕΣΜ) Εκτίμηση της σεισμικής επικινδυνότητας της περιοχής Σεισμική επικινδυνότητα ενός τόπου είναι η αναμενόμενη σε αυτό τον τόπο τιμή της σεισμικής έντασης Υ, σε καθορισμένο χρονικό διάστημα και με ορισμένη πιθανότητα υπέρβασης της τιμής αυτής. Ο όρος σεισμική ένταση μπορεί να αντιστοιχεί στην μακροσεισμική ένταση I, ή σε μέτρο μιας από τις παραμέτρους της σεισμικής κίνησης [π.χ. λογάριθμος της εδαφικής επιτάχυνσης (A), ταχύτητας (V) ή μετάθεσης (D)]. Η νέα σχέση απόσβεσης για τον Ελληνικό χώρο, διατυπώθηκε από τον Skarlatoudis και τους συνεργάτες του (2003) και αφορά την σεισμική εδαφική επιτάχυνση, την εδαφική ταχύτητα και την εδαφική μετάθεση. Στις σχέσεις αυτές λαμβάνεται υπόψη ο τύπος του εδάφους. Έτσι έχουμε απόσβεση σε βράχο, σε μαλακό έδαφος και σε ενδιάμεσο τύπο εδάφους. Στην παρούσα μελέτη έγινε η 45

60 εκτίμηση της σεισμικής επικινδυνότητας με βάση την σεισμική εδαφική επιτάχυνση. Εδώ πρέπει να αναφερθεί ότι όλες οι εκτιμήσεις έγιναν για σκληρό τύπο εδάφους (βράχος) με βάση την γενική μορφολογία και ανάγλυφο της περιοχής. Μία από τις κλασσικές μεθόδους εκτίμησης της σεισμικής επικινδυνότητας είναι η μέθοδος του McGuire (1976), όπου χρησιμοποιείται το μοντέλο Poisson το οποίο στον αλγόριθμό περιγράφεται από τον καθορισμό των σεισμικών ζωνών τις παραμέτρους σεισμικότητας (εστιακό βάθος, ρυθμός σεισμικότητας, μέγιστο μέγεθος, τιμές της παραμέτρου b, κτλ.) και την σχέση απόσβεσης της ισχυρής εδαφικής κίνησης (Skarlatoudis, et al., 2003). Το αποτέλεσμα της μεθόδου (Εικόνα 3.15) εκφράζει την μέγιστη αναμενόμενη σεισμική επιτάχυνση (α max ) του εδάφους σε συνάρτηση με τις μέσες περιόδους επανάληψης Τm για σκληρό πέτρωμα. Πίνακας 3.3 Αναμενόμενες τιμές της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης για μέσες περιόδους επανάληψης. Εικόνα 3.15 Καμπύλη σεισμικής επικινδυνότητας με παράμετρο την μέγιστη εδαφική επιτάχυνση για την υπό έρευνα περιοχή για σκληρό τύπο εδάφους (βράχο) (ΕΣΜ) 46

61 Στην εικόνα 3.16 δίνεται ένας χάρτης σεισμικής επικινδυνότητας (εκφρασμένος σε g) για την περιοχή μελέτης. Η εκτίμηση έγινε για σκληρό πέτρωμα (βράχο) και έλαβε υπόψη την επίδραση του ρήγματος του Στρατωνίου (τμήμα ρήγματος χωρίς το υποθαλάσσιο). Παρατηρήθηκε ότι το Στρατώνι βρίσκεται στη ζώνη των τιμών μεταξύ 0.45g g (πιο κοντά στο 0.50g). Η Ιερισσός βρίσκεται στη ζώνη των τιμών 0.35g g (πιο κοντά στο 0.40g). Εικόνα 3.16 Χάρτης σεισμικής επικινδυνότητας της περιοχής. Εκφράζει την πιθανότητα 10% υπέρβασης της τιμής της εδαφικής επιτάχυνσης τουλάχιστον 1 φορά τα επόμενα 50 χρόνια. Με μαύρα τρίγωνα σημειώνονται οι θέσεις του Στρατωνίου και Ιερισσός. (ΕΣΜ) Σύμφωνα λοιπόν με την «Αναθεωρημένη Γεωλογική Γεωτεχνική Επεξηγηματική Έκθεση», Omikron Kappa Consulting Ltd, Οκτώβριος 2006) βρέθηκε ότι εντός των ορίων της νέας περιοχής απόθεσης στερεών τελμάτων, περνάει το ρήγμα του Στρατωνίου. Επίσης, η κοίτη του Κοκκινόλακα ρέει κατά μήκος ενός υπάρχοντος ρήγματος. 47

62 Εικόνα 3.17 Τμηματοποίηση του ρήγματος του Στρατωνίου και θέση της περιοχής ξηρής απόθεσης του Κοκκινόλακα (ΕΣΜ) Με βάση τα προαναφερόμενα διαθέσιμα δεδομένα, τα οποία είναι γνωστά για αρκετές δεκαετίες και από την πλευρά των απαιτήσεων του Επιχειρηματικού σχεδιασμού, ορίστηκε η ολοκληρωμένη και προστατευμένη περιοχή απόθεσης ξηρών τελμάτων του Κοκκινόλακα. 48

63 4. ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΤΕΛΜΑΤΩΝ ΑΝΑΧΩΜΑΤΑ 4.1 ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ ΔΙΑΧΕΙΡΗΣΗΣ ΤΕΛΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΣΤΕΙΡΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ Η αποθηκευτική ικανότητα των εγκαταστάσεων διαχείρισης στερεών τελμάτων μέσα στην λεκάνη του Κοκκινόλακα έχει σχεδιαστεί για να είναι περίπου Μm 3 για μια περίοδο σχεδιασμού περίπου. 20 χρόνια. Η περιοχή ξηρής απόθεσης βρίσκεται σε απόσταση περίπου 3,5 Κm. από το υφιστάμενο εργοστάσιο επεξεργασίας όλων των μεταλλευτικών δραστηριοτήτων στο Στρατώνι, περίπου 15 Κm από το μεταλλείο Ολυμπίας, περίπου 4,5 Κm. από το μεταλλείο των Μαύρων Πετρών και θα είναι δίπλα στο νέο εργοστάσιο επεξεργασίας. Η εγκατάσταση ενώνει περιοχές των υπαρχουσών αποθέσεων τελμάτων, όπως εγκαταστάσεις τελμάτων Chevalier Νο1 και Νο2 και αποστραγγίζει το ανάχωμα στο Καρακόλι και των εγκαταστάσεων τελμάτων. Περιέχει τα συμπυκνωμένα τέλματα και στείρα της λεκάνης απόθεσης, η οποία αποτελείται από ένα ανάντη λιθόρριπτο ανάχωμα και από ένα κατάντη λιθόρριπτο ανάχωμα που έχει κατασκευαστεί στον πυθμένα της κοιλάδας. Ένα ανάντη σύστημα εκτροπής θα κατασκευαστεί έτσι ώστε να περιορίζει την είσοδο του ύδατος εντός της περιοχής ξηρής απόθεσης. Το ανάντη σύστημα εκτροπής περιλαμβάνει ένα λιθόρριπτο ανάχωμα και μια σήραγγα εκτροπής η οποία θα ελέγχει την ροή του ρέματος, κατευθύνοντας το γύρω από την εγκατάσταση και μέσα από το ρέμα του Κοκκινόλακα, προς την κατεύθυνση του κατάντη αναχώματος. Ακόμα τάφροι εκτροπής έχουν κατασκευαστεί κατά μήκος των ορίων της περιοχής ξηρής απόθεσης ώστε οποιοδήποτε επιφανειακό νερό και ροή από δευτερεύοντα ρέματα τα οποία θα καταλήγουν ομαλά στον Κοκκινόλακα θα κατευθύνονται προς τα πάνω ή προς τα κάτω της περιοχής ξηρής απόθεσης. Το μετάλλευμα από την Ολυμπιάδα και τις Μαύρες Πέτρες θα οδηγείται στο νέο εργοστάσιο επεξεργασίας, το οποίο θα κατασκευαστεί παρακείμενα της περιοχής ξηρής απόθεσης. Έτσι ώστε τα στερεά τέλματα της επεξεργασίας και ένα τμήμα των στείρων που δε θα χρησιμοποιηθούν στη κατασκευή του αναχώματος θα οδηγηθούν μακριά με την χρήση οχημάτων και θα αποτίθενται στην περιοχή ξηρής απόθεσης μέσω κατάλληλου οδικού δικτύου. 49

64 Τα χονδρόκοκκα τέλματα από την επεξεργασία του μεταλλεύματος θα χρησιμοποιηθούν στην παρασκευή του λιθόρριπτου υλικού που θα τοποθετηθεί υπόγεια. Η πλειοψηφία των παραγόμενων στείρων έχουν κατάλληλες γεωτεχνικές ιδιότητες για την κατασκευή των λιθόρριπτων αναχωμάτων, ωστόσο, η ποσότητα των στείρων υλικών δεν είναι επαρκής για να ολοκληρωθεί η κατασκευή αναχώματος, έτσι κάποια επιπλέον ποσότητα βραχώδη υλικών θα ληφθεί από τον τοπικό δανειοθάλαμο Νο1 που θα αναπτυχθεί μέσα στον ταμιευτήρα, από τα υλικά εκσκαφής της σήραγγας εκτροπής, από τα υλικά εκσκαφών που προκύπτουν από την κατασκευή της νέας μονάδας επεξεργασίας και τέλος, από άλλους δανειοθαλάμους κοντά στον ταμιευτήρα. Με την απόκτηση λιθόρριπτων υλικών μέσα από την λεκάνη απόθεσης, η χωρητική ικανότητα της λεκάνης αυξάνεται, εξοικονομείται χρόνος και επιτυγχάνεται οικονομία και επίσης δεν διαταράσσονται και άλλες περιοχές. Η διαχείριση των εγκαταστάσεων του Κοκκινόλακα εξυπηρετείται από ένα ήδη υπάρχων οδικό δίκτυο στην περιοχή το οποίο αν χρειαστεί θα αναβαθμιστεί και από νέους δρόμους που θα αναπτυχθούν γύρω από την λεκάνη και θα παρέχουν κάτω από οποιεσδήποτε καιρικές συνθήκες πρόσβαση για την διάθεση των στερεών αποβλήτων ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΘΕΣΗΣ ΤΕΛΜΑΤΩΝ - ΑΝΑΧΩΜΑΤΩΝ Η λεκάνη απόθεσης των τελμάτων περιλαμβάνει το άνω τμήμα της φυσικής ταπείνωσης του ρέματος του Κοκκινόλακα, η δεξιά πλευρά κατέχεται από πυκνό δάσος,ενώ η αριστερή κατέχεται από λιγότερο πυκνό δάσος λόγω της περιοχής απόθεσης τελμάτων από προϋπάρχουσες μεταλλευτικές δραστηριότητες. Και οι δυο πλευρές της κοιλάδας τέμνονται από μικρούς παραπόταμους. Οι φυσικές κλίσεις των πλαγιών κοιλάδας είναι μάλλον ήπιες στην αριστερή πλευρά σύμφωνα με τη ροή, κυμαινόταν μεταξύ 15 και 30 μοιρών, ενώ στην δεξιά πλευρά, οι κλίσεις είναι σχετικά απότομες κυμαίνονται από 15 έως 40 μοίρες. Στην κοιλάδα θα γίνει κατάλληλη επένδυση με σκοπό να δεχθεί με ασφάλεια τα συμπυκνωμένα τέλματα και τα στείρα. Στην αριστερή πλευρά του ρέματος, το σύστημα επένδυσης της λεκάνης ακολουθεί τις φυσικές κλήσεις των πρανών. Αντιθέτως στην δεξιά πλευρά του ρέματος, στην περιοχή του δανειοθαλάμου Νο1, οι κλίσεις θα διαμορφωθούν (με μια γωνία 3:4(Οριζ.:Καθ.). Η λεκάνη καθορίζεται ανάμεσα σε ένα ανάντη ανάχωμα εκτροπής και σε ένα κατάντη ανάχωμα εκτροπής. Τα υψόμετρα των αναχωμάτων αυτών και της κοιλάδας είναι περίπου +178 m και +150 m αντίστοιχα. Και τα τελικά υψόμετρα του ανάντη και του κατάντη αναχώματος είναι +218 m και +215 m αντίστοιχα. Ως εκ τούτου το μέγιστο ύψος της απόθεσης των τελμάτων είναι 63 m και βρίσκεται στην 50

65 κατάντη άκρη της κοιλάδας. Το μήκος των εγκαταστάσεων των τελμάτων ανάμεσα στα δυο αναχώματα είναι περίπου 650 m. Η θέση και το ύψος του κατάντη αναχώματος προσδιορίστηκε αφού έχουν ληφθεί υπόψη και η γεωλογία και τοπογραφία μαζί με τον απαιτούμενο όγκο αποθήκευσης της περιοχής ξηρής απόθεσης. Όσον αφορά την περιοχή δημιουργίας του ανάντη αναχώματος προβληματίζει, η εγγύτητα της θέσης με το μεταλλείο του Μαντέμ Λάκκου και τα γραφεία καθώς και την εγγύτητα της θέσης με το ανάχωμα του Chevalier δημιουργώντας σοβαρές αμφιβολίες για την καταλληλότητα της περιοχής της κατασκευής. Προκειμένου να αποκλειστεί η πιθανότητα της περιοχής θεμελίωσης να αποτελεί χώρο απόθεσης παλαιών τελμάτων ή στείρων, τα στοιχεία από τις έρευνες των γεωτρήσεων, τις τοπογραφικές μελέτες του 1948, 1976 και του 2005 εκτιμήθηκαν μαζί με την παρουσία μιας παλιάς στοάς, τα γραφεία και οι άλλες μεταλλευτικέ εγκαταστάσεις του Μαντέμ Λάκκου. Μετά την αξιολόγηση των παραπάνω δεδομένων μπορεί να εξαχθεί το συμπέρασμα ότι η περιοχή θεμελίωσης του αναχώματος δεν αποτελεί τμήμα κάποιας παλιάς απόθεσης τελμάτων ή στείρων, ούτε περιοχή εκτεταμένων εκσκαφών για μεταλλευτικές εκμεταλλεύσεις. Παρ 'όλα αυτά, παρουσία των τοπικών εκσκαφών και των τοπικών επιχωματώσεων περιορισμένου φάσματος που εξυπηρετούσε τις ανάγκες πρώην εξορυκτικών δραστηριοτήτων μπορεί να εντοπιστεί στην περιοχή. Μία σημαντική ιδιαιτερότητα της περιοχής θεμελίωσης του κατάντη αναχώματος περιλαμβάνει το γεγονός ότι έχει τοποθετηθεί δίπλα στο υπάρχον ανάχωμα εγκατάστασης τελμάτων του Καρακολίου, η σταθερότητα του οποίου θα αυξηθεί από την κατασκευή του νέου αναχώματος ΔΙΑΧΕΙΡΗΣΗ ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗΣ ΚΑΙ ΔΙΗΘΗΣΗΣ Στην λεκάνη απόθεσης συμπυκνωμένων τελμάτων και στείρων οι τιμές της περατότητας και η κοκκομετρία των εδαφικών υλικών που υπόκεινται του ρέματος του Κοκκινόλακα ποικίλουν σημαντικά. Ειδικότερα οι περατότητες τους κυμαίνονται από 10-4 m/s με 10-5 m/s για τον αλούβιο σχηματισμό και από 10-4 m/s σε 10-8 m/s για τον σχηματισμό των αμφιβολιτών που υπόκειται του αλούβιου σχηματισμού. Οι αλουβιακοί σχηματισμοί κάτω από την περιοχή απόθεσης και κατά μήκος της κοίτης είναι μετρίως διαπερατοί και κυμαίνονται από 5 έως 10 m, ενώ γίνονται παχύτεροι κοντά και κάτω από το κατάντη ανάχωμα. Οι αμφιβολίτες χαρακτηρίζονται από μέτρια περατότητα προς πρακτικά αδιαπέρατα πετρώματα. Σύμφωνα με τις καταγραφές των γεωτρήσεων, ο υδάτινος ορίζοντας δεν εντοπίζεται για τα πρώτα 20 m κάτω από την επιφάνεια. Λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι οι αμφιβολίτες βρέθηκαν σε μεγαλύτερα βάθη (> 20m), μπορεί να εξαχθεί το συμπέρασμα ότι η περιοχή 51

66 είναι κατάλληλη για την απόθεση των τελμάτων και των στείρων επειδή οι αμφιβολίτες αποτελούν ένα υδραυλικό αδιαπέραστο φράγμα εμποδίζοντας έτσι τις διηθήσεις του στρώματος των εδαφών προς το πάτωμα της κοιλάδας. Επιπλέον, συμπυκνωμένα τέλματα που θα αποτεθούν πάνω από εδαφικά υλικά, ενδείκνυνται σε ενδεχόμενη μακροχρόνια διαπερατότητα μικρότερη από 10-9 m / s. Η τιμή της διαπερατότητας των τελμάτων είναι σημαντικά χαμηλότερη από εκείνη των άνω φυσικών εδαφών της λεκάνης απόθεσης και είναι ισοδύναμη με χαμηλή διαπερατότητα συνθετικής επένδυσης. Επομένως, εκτιμάται ότι οι εγγενείς ιδιότητες των συμπυκνωμένων τελμάτων σε συνδυασμό με την αύξηση του βάθους των κατατεθειμένων τελμάτων και τελικά το κάλυμμα προστασίας, θα περιορίσει την κατακόρυφη διήθηση του νερού και θα σφραγίσει τη βάση του χώρου απόθεσης. Εικόνα 4.1 Λεκάνη απόθεσης συμπυκνωμένων τελμάτων Προκειμένου να διευκολυνθεί η στερεοποίηση και να βελτιωθεί η φυσική σταθερότητα των στείρων και των συμπυκνωμένων τελμάτων, μειώνοντας έτσι τις μακροπρόθεσμες πιθανές ανησυχίες διήθησης, διεξάγεται αποστράγγιση από τα τέλματα μέσω ενός βασικού συστήματος αποστράγγισης. 52

67 Ένα βασικό σύστημα αποστράγγισης θα εγκατασταθεί στο πάτωμα της λεκάνης του Κοκκινόλακα ώστε να διενεργείται πλευρική αποστράγγιση και άμεση βαρυτική διήθηση για τη συλλογή του νερού και σύστημα απομάκρυνσης, το οποίο θα τοποθετηθεί κατάντη της περιοχής ξηρής απόθεσης. Σύμφωνα με τις βασικές αρχές της στερεοποίησης, η κάθετη ροή θα πρέπει να μειωθεί σταδιακά, ενώ η πλευρική ροή δια μέσω των τελμάτων θα προωθηθεί, και τελικά θα περάσει στο σύστημα συλλογής και αποστράγγισης. Αυτή η πλευρική μεταφορά διήθησης υποβοηθείται από το γεγονός ότι οι διαπερατότητες των τελμάτων είναι τυπικά μια τάξη μεγέθους μεγαλύτερη στην οριζόντια παρά στην κατακόρυφη κατεύθυνση. Ως εκ τούτου, μπορεί να εξαχθεί το συμπέρασμα ότι όσο τα τέλματα συνεχίζουν να στερεοποιούνται, η βασική στρώση αποστράγγισης θα γίνει λιγότερο σημαντική και η ποσότητα της αποστράγγισης θα μειωθεί. Το συμπέρασμα αυτό ισχύει κυρίως για την περίοδο μετά το κλείσιμο της περιοχής απόθεσης και σε περιόδους ξηρασίας, γιατί όταν η περιοχή απόθεσης είναι ενεργή και ακάλυπτη, πιθανές βροχοπτώσεις θα αυξήσουν την αποστράγγιση. Το βασικό σύστημα αποστράγγισης αποτελείται από ένα κεντρικό κανάλι αποστράγγισης πλάτους 20m τουλάχιστον, το οποίο κινείται κατά μήκος της κοιλάδας του Κοκκινόλακα και διαφόρων δευτερευόντων καναλιών αποστράγγισης πλάτους τουλάχιστον 5m τα οποία κινούνται κατά μήκος των παραποτάμων του Κοκκινόλακα και κατά μήκος μικρών κοιλάδων κάθετα στην ροή του Κοκκινόλακα. Τα δευτερεύοντα κανάλια αποστράγγισης θα συνδέονται τελικά στο κεντρικό κανάλι. Επιπλέον, υπάρχουν 2 παράλληλα συστήματα που κινούνται βαρυτικά κατά μήκος αυτών των καναλιών: το σύστημα του άνω στραγγιστήρα το οποίο τοποθετείται πάνω από την επένδυση της γεωμεμβράνης για τη συλλογή των στραγγισμάτων και το σύστημα υποστράγγισης το οποίο τοποθετείται κάτω από την επένδυση της γεωμεμβράνης. Το σύστημα υποστράγγισης χρησιμοποιείται για να ανακόψει την συσσώρευση πίεσης από οποιοδήποτε πηγή νερού, προστατεύοντας με αυτόν τον τρόπο τη σύνθετη επένδυση. Το πλάτος του στρώματος αποστράγγισης επάνω από την γεωμεμβράνη είναι 4 m για το κύριο κανάλι και 1,5 m για τα δευτερεύοντα κανάλια αντίστοιχα, ενώ το ύψος του στρώματος αποστράγγισης είναι περίπου 1 m. Σε όλες τις περιπτώσεις, η αποστράγγιση επιτυγχάνεται μέσω ημιδιάτρητων σωλήνων HDPE οι οποίοι περιβάλλονται από ένα στρώμα από άμμο και χαλίκι και περίβλημα από γεωύφασμα. Για να αντιμετωπίσει το πρόβλημα κάθε πιθανής διαρροής από τις εγκαταστάσεις διάθεσης τελμάτων Chevalier Νο1 και Νο2 και τα φυσικά και τα τεχνητά πρανή γύρω από τις λίμνες, ένα ξεχωριστό (τρίτο) 53

68 κανάλι αποστράγγισης θα κατασκευαστεί. Το τρίτο κανάλι θα τοποθετηθεί κάτω από τη γεωμεμβράνη και θα ξεκινήσει ανάντη του αναχώματος εκτροπής. Θα κινείται ως επί το πλείστον κατά μήκος του δρόμου πρόσβασης στην αριστερή όχθη του ρέματος του Κοκκινόλακα, ανάλογα με την κατεύθυνση της ροής, η οποία βρίσκεται στο ύψος των +180m, με μέση κλίση 1% και θα συνδεθεί στο κανάλι αποστράγγισης της περιοχής των εγκαταστάσεων των τελμάτων στο Καρακόλι στο επίπεδο +176m. Τέλος, το ξεχωριστό κανάλι αποστράγγισης το οποίο θα μεταφέρει πιθανή διαρροή από τις περιοχές Chevalier και Καρακόλι θα προχωρήσει κάτω από το κατάντη ανάχωμα μέχρι να φτάσει το κύριο αποστραγγιστικό κανάλι. Πριν φτάσει το κύριο κανάλι, μια σωστή ρύθμιση (τοιχίο διακοπής από οπλισμένο σκυρόδεμα) πρέπει να κατασκευαστεί, προκειμένου να απομονώσει τυχόν διαρροή των περιοχών του Chevalier και του Καρακολίου από τη δυναμική ροή διήθησης του κύριου καναλιού. Αμέσως μετά το τοιχίο διακοπής, ο ημιδιάτρητος σωλήνας HDPE 200 mm γίνεται αδιάτρητος. Με τον διαχωρισμό των καναλιών υποστράγγισης ένας καλύτερος έλεγχος της ποιότητας και της ποσότητας των διήθησης που προέρχεται από την περιοχή κοντά στις προϋπάρχουσες αποθέσεις των εγκαταστάσεων τελμάτων του Chevalier θα επιτευχθεί τελικά. Για να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα κάθε πιθανής διαρροής από τις εγκαταστάσεις διάθεσης τελμάτων, οι τεχνητές κλίσεις του αναχώματος τελμάτων του Καρακολίου καλύπτονται από ένα στρώμα αποστράγγισης από άμμο και χαλίκι, μετά από την αφαίρεση όλων των χαλαρών τελμάτων για περίπου. 1 m βάθος. Τα δύο στρώματα αποστράγγισης στην αριστερή και δεξιά πλευρά των αποθέσεων οδηγούν τη ροή προς την λίμνη συλλογής αποστράγγισης στο Καρακόλι. Η υπάρχουσα λίμνη συλλογής θα ανοικοδομηθεί μετά από περαιτέρω συνολική ανασκαφή περίπου. 1 m βάθος και επενδύεται με το ίδιο σύστημα επένδυσης όπως της λεκάνης. Η βάση της νέας λίμνη συλλογής θα καταλαμβάνει μια περιοχή (10 mx10 m), έχοντας ένα βάθος 5,5 m. Ένα νέο κανάλι αποστράγγισης ξεκινά από την λίμνη συλλογής αποστράγγισης του Καρακολίου και συνδέεται στο τρίτο κανάλι αποστράγγισης του Chevalier όπως αναφέρθηκε ανωτέρω, στο επίπεδο Η τραπεζοειδής τάφρος που βρίσκεται στο πίσω μέρος και στην αριστερή πλευρά της περιοχής εγκατάστασης τελμάτων στο Καρακόλι, (σε σχέση με τη βαρυτική ροή του νέου καναλιού αποστράγγισης στο Καρακόλι) και συλλέγει κάθε επιφανειακό νερό από τα πρανή των αποθέσεων των τελμάτων, θα παραμείνουν άθικτες μέχρι τη υπάρχουσα υπόγεια διάβαση της οποίας η διατομή θα αλλάξει σε τσιμεντοσωλήνα διαμέτρου 800 mm που περιβάλλεται από σκυρόδεμα. Αυτή η συγκεκριμένη σωλήνα θα εκτραπεί, δίπλα από το κατάντη ανάχωμα κατά μήκος της κατάντη πλευράς του μέχρι να φτάσει στην δεξαμενή αποστράγγισης της περιοχή του Chevalier και του Καρακολίου. 54

69 Καθώς ο σωλήνας HDPE ΤΩΝ 300 mm διαμέτρου ο οποίος συλλέγει τις απορροές επάνω από την γεωμεμβράνη φθάσει στο κατάντη ανάχωμα, γίνεται αδιάτρητος. Και οι τρεις σωλήνες, ο σωλήνας HDPE αδιάτρητος των 400mm επάνω από την γεωμεμβράνη, ο αδιάτρητος σωλήνας HDPE διαμέτρου 200mm του Chevalier και ο ημι- διάτρητος σωλήνας HDPE διαμέτρου 400mm κάτω από την γεωμεμβράνη περνούν χωριστά από τη βάση του αναχώματος. Κατάντη του αναχώματος θα κατασκευαστεί ένα τοιχίο διακοπής από οπλισμένο σκυρόδεμα για να εμποδίσει τη ροή του νερού και από το σημείο αυτό και στο εξής ο ημι- διάτρητος σωλήνας διαμέτρου 400mm θα γίνει αδιάτρητος. Οι τρείς σωλήνες ρέουν βαρυτικά με μια γωνία κλίσης περίπου 2% και εκβάλλουν σε μια δεξαμενή αποστράγγισης από οπλισμένο σκυρόδεμα διαστάσεων (διαστάσεων 2 m x 3.8 m) με βάθος της τάξης των 2,65m (παρακολούθηση δεξαμενής αποστράγγισης) η οποία διαχωρίζεται σε τρία τμήματα, ένα για κάθε σωλήνα, προκειμένου να παρακολουθεί την ποιότητα και την ποσότητα της διήθησης. Στη συνέχεια, το νερό θα πρέπει να οδηγηθεί σε μια λίμνη συλλογής, επίσης χωρισμένη σε τρία τμήματα. Η λίμνη συλλογής έχει βάθος 5m, μήκος 55 m και πλάτος 20 m. Μι ξεχωριστή δεξαμενή συλλογής ενσωματώνεται στην κατασκευή του κάθε τμήματος. Όταν η απορροή που συλλέγεται ανέρχεται πέρα από το προκαθορισμένο όριο στο εσωτερικό του κάθε τμήματος, το νερό θα οδηγηθεί στο τμήμα δίπλα. Αν το νερό που συλλέγεται σε κάθε τμήμα είναι απαλλαγμένο από ανεπιθύμητες ουσίες, τότε θα εκφορτίζεται στην φυσική ροή του Κοκκινόλακα προς τα κάτω. Αν όχι, τότε θα αντλείται πίσω στη νέα εγκατάσταση επεξεργασίας νερού ΣΗΡΑΓΓΑ ΕΚΤΡΟΠΗΣ Η πλημμυρίδα του ρεύματος του Κοκκινόλακα εκτρέπεται στη δεξιά πλευρά της κοιλάδας, σύμφωνα με την κατεύθυνση της ροής μέσω μιας σήραγγας εκτροπής προς τα κατάντη του κύριου αναχώματος. Η ροή στη σήραγγα χαρακτηρίζεται ως ελεύθερη, ενώ η λειτουργία της υδραυλικής σήραγγας βασίζεται στην βαρύτητα. Προκειμένου να διατηρηθούν τα οποιοδήποτε επιφανειακά ύδατα και οι πλημμυρίδες των δευτερευόντων ρεμάτων έξω από την περιοχή ξηρής απόθεσης και την ίδια στιγμή να εκμεταλλεύονται το συσσωρευμένο νερό, οι τάφροι εκτροπής κατασκευάζονται γύρω από την κοιλάδα στο τελικό ύψος του κυρίου αναχώματος. Ως εκ τούτου, οι τάφροι εκτροπής συλλέγουν και κατευθύνουν όλα τα επιφανειακά ύδατα και τις πλημμυρίδες τα οποία θα κατέληγαν κανονικά στο ρέμα του Κοκκινόλακα πάνω από την είσοδο της σήραγγας. 55

70 Εικόνα 4.2 Σήραγγα εκτροπής Ο σχεδιασμός της σήραγγας εκτροπής περιλαμβάνει τη διάταξη εισόδων, τη μέθοδο εκσκαφής και τα βασικά μέτρα στήριξης μαζί με το σχεδιασμό των διατομών προσωρινής υποστήριξης και τελικής επένδυσης της σήραγγας. Συνολικό μήκος (περιλαμβάνονται δομές εισόδου και εξόδου) : 1, m Υπόγειο μέρος: 1,165 m Διατομή εκσκαφής: 16 m 2 Ενεργή διατομή: 9,55 m 2 Τα μήκη της υπόγειας σήραγγας και των εισόδων της παρουσιάζονται παρακάτω. Πίνακας 4.1 Μήκη σήραγγας εκτροπής ΕΙΣΟΔΟΣ ΣΗΡΑΓΓΑΣ ΤΥΠΟΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΚΟΠΗΣ ΚΑΙ ΕΠΙΧΩΣΗΣ ΜΗΚΟΣ ΑΠΟ ΕΩΣ (m) ΥΠΟΓΕΙΟ ΤΜΗΜΑ ΕΞΟΔΟΣ ΣΗΡΑΓΓΑΣ ΤΥΠΟΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΚΟΠΗΣ ΚΑΙ ΕΠΙΧΩΣΗΣ ΑΠΟ ΕΩΣ ΜΗΚΟΣ(m) ΑΠΟ ΕΩΣ ΜΗΚΟΣ(m) ΣΥΝΟΛΙΚΟ ΜΗΚΟΣ Λαμβάνοντας υπόψη τους περιβαλλοντικούς και υδραυλικούς όρους του έργου, τις επικρατούσες γεωλογικές και γεωτεχνικές συνθήκες και τις υδραυλικές απαιτήσεις της κάθε πλευράς, 56

71 προσδιορίστηκαν οι ακριβείς θέσεις των εισόδων της σήραγγας. Ως εκ τούτου, προσδιορίστηκε η διαμήκης κλίση της σήραγγας καταλήγοντας σε ένα πάχος των υπερκείμενων από 17,5 σε 65 m. Κατά μήκος της σήραγγας υπάρχει μόνο ένα καμπύλο τμήμα 73.9m μήκους με μια καμπυλότητα R = 100m ενώ το υπόλοιπο της σήραγγας είναι ευθεία. Η κατά μήκος κλίση της σήραγγας είναι 6,5%. Η ελεύθερη έκταση και το ελεύθερο ύψος της τελικής επένδυσης της σήραγγας εκτροπής είναι 3,6 m. Η καμπυλότητα του στέμματος της τελικής επένδυσης καθορίζεται από μια αψίδα ακτίνα 1,8 m. Η είσοδος της σήραγγας βρίσκεται στα ανάντη του αναχώματος εκτροπής και βρίσκεται σχεδόν κάθετη προς τη ροή στο επίπεδο 188 m (επιφάνεια σκυροδέματος) η οποία είναι 2 m υψηλότερη από τη χαμηλότερη στάθμη του ρέματος, για να αντισταθμίσει τις μελλοντικές αποθέσεις ιλύος και όμοιων υλικών. Οι πλευρές της εισόδου της σήραγγας είναι μεγαλύτερες από τις πλευρές της εξόδου της σήραγγας έτσι ώστε να διευκολυνθεί η είσοδος του νερού. Η έξοδος της σήραγγας βρίσκεται περίπου. 120 m μετά το κατάντη ανάχωμα σχηματίζοντας μια οξεία γωνία με την αρχική ροή του ρέματος του Κοκκινόλακα.. Η αποκατάσταση της ομαλής ροής του Κοκκινόλακα επιτυγχάνεται με την τοποθέτηση της εξόδου της σήραγγας στο επίπεδο 112,28 m (επιφάνεια του σκυροδέματος) μόλις 2,28 m υψηλότερο από το χαμηλότερο υψόμετρο του ρέματος. Η συνήθης σειρά κατασκευής των υδραυλικών σηράγγων δηλαδή από το χαμηλότερο υψόμετρο προς το ψηλότερο σημείο, δηλαδή από την έξοδο της σήραγγας προς την είσοδο της σήραγγας, ακολουθείται για την αποφυγή κάθε συγκέντρωσης νερού στο μέτωπο της σήραγγας κατά τη διάρκεια της κατασκευής. Αμέσως μετά την κατασκευή της σήραγγας ή κάπου στο ενδιάμεσο, θα πρέπει να αρχίσει η κατασκευή των τάφρων εκτροπής. 4.2 ΑΝΑΧΩΜΑΤΑ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΞΗΡΗΣ ΑΠΟΘΕΣΗΣ ΓΕΝΙΚΑ Η προετοιμασία της επιφανειακής θεμελίωσης των αναχωμάτων είναι ζωτικής σημασίας για την σταθερότητα του έργου και μειώνει την πιθανότητα της αποτυχίας που οφείλεται στην μακροχρόνια μετακίνησης της θεμελίωσης. Έργα προετοιμασίας γύρω από την περιοχή της θεμελίωσης θα πραγματοποιηθούν κατά την διάρκεια του σταδίου της προ-απόθεσης των εργασιών και περιλαμβάνουν την αφαίρεση όλων των ακατάλληλων μαλακών και αδύναμων υλικών της θεμελίωσης, κόψιμο των άκρων των απότομων 57

72 πλαγιών για να διασφαλιστεί η ικανοποιητική συμπίεση των υλικών της θεμελίωσης και τελικής κατασκευής της πλήρωσης του αναχώματος. ΑΝΑΝΤΗ ΑΝΑΧΩΜΑ Μέγιστο ύψος: 40 m Μέγιστο πλάτος: 10 m Μέγιστο Μήκος : 220 m Ανάντη κλίση αναχώματος: 2:1 (H:V) Κατάντη κλίση αναχώματος: 2:1 (H:V) Συνολικός όγκος: 0.25 Mm 3 Εικόνα 4.3 Ανάντη ανάχωμα (ΤΜΚ) Στα πλαίσια της αριστερής όχθης του ρέματος, τα εδαφικά υλικά συναντούν αποθέσεις αποτελούμενες από συμπυκνωμένα στείρα και τέλματα από την εγκατάσταση τελμάτων του Chevalier (Ta, Ch, Tel), τεχνητές αποθέσεις και περιοχές απόθεσης απορριμμάτων (Ta) κατά τόπους. Όλα τα προαναφερθέντα εδαφικά υλικά θα αφαιρεθούν από την περιοχή θεμελίωσης. Το πάχος των παραπάνω σχηματισμών κυμαίνεται από 1m έως 3m. Εδαφικά υλικά που καταλήγουν από τη αποσάθρωση του υποκείμενου σχηματισμού των αμφιβολιτών (W) αναπτύσσονται κάτω από τους προϋπάρχοντες εδαφικούς σχηματισμούς. Το συνολικό πάχος αυτού του σχηματισμού κυμαίνεται μεταξύ 1,5m έως 6m. Το άνω τμήμα αυτού του σχηματισμού και για ένα ελάχιστο βάθος των 2m θα αφαιρεθεί. Όσον αφορά τους παρόντες εδαφικούς σχηματισμούς που εντοπιστήκαν στην δεξιά όχθη του ρέματος προβληματίζουν, θα πρέπει να αφαιρεθούν για ένα συνολικό πάχος των 2m. 58

73 ΚΑΤΑΝΤΗ ΑΝΑΧΩΜΑ Μέγιστο ύψος: 90 m Μέγιστο πλάτος: 10m ~ 200m (Το μέγιστο πλάτος αυξάνεται στην περιοχή δίπλα στις εγκαταστάσεις τελμάτων στην περιοχή Καρακόλι, έτσι σχηματίζεται ένα φαρδύ φυσικό εμπόδιο που στηρίζει το ανάχωμα στο Καρακόλι.) Μέγιστο μήκος: 530 m Ανάντη γωνία κλίσης αναχώματος: 1.5:1 (H:V) για το χαμηλότερο μέρος των 25 m και 1.2:1 (H:V) για το άνω μέρος. Το κατάντη πρανές διαμορφώνεται σε προσχώσεις των 10m με κλίσεις 1:5:1(H:V) και 5m βάθος (η συνολική κλίση του πρανούς είναι 2:1(H:V)). Συνολικός όγκος: 2.2 Mm 3 Εικόνα 4.4 Κατάντη ανάχωμα (ΤΜΚ) Στην επιφάνεια θεμελίωσης του κατάντη αναχώματος εντοπίστηκαν διάφοροι εδαφικοί σχηματισμοί που θα πρέπει να αφαιρεθούν από την συγκεκριμένη περιοχή, συγκεκριμένα: a) Αποθέσεις οξειδωμένων προϊόντων και μετάλλευμα από φρύξη (Sk), b) Ένας χώρος απόθεσης απορριμμάτων (De), c) Αποθέσεις στείρων (St), d) Τεχνητές αποθέσεις και κατά τόπους περιοχές απόθεσης απορριμμάτων (Ta), 59

74 e) Μικτές αλλουβιακές αποθέσεις και αποθέσεις μεταλλεύματος (Al). Στην περίπτωση των μεικτών αλλουβιακών αποθέσεων οι οποίες βρέθηκαν κατά μήκος του υποστρώματος του ρέματος του Κοκκινόλακα, οι περιορισμένες κοιλότητες που οφείλονται στις μετακινήσεις του σχηματισμού θα πρέπει να πληρωθούν με βραχώδη υλικό, σταθεροποιημένο και συμπυκνωμένο με σκοπό να σχηματίσουν μια επίπεδη επιφάνεια στο επίπεδο των υπό αποστράγγιση αγωγών. Οι υπόλοιποι σχηματισμοί που συναντούν την περιοχή θεμελίωσης δίνονται παρακάτω: a) Αμφιβολίτες και αμφιβολιτικοί γνεύσιοι (Ab), b) Αμφιβολίτες και αμφιβολιτικοί γνεύσιοι μετρίως προς πολύ κατακερματισμένοι και μετρίως αποσαθρωμένοι (Ab,br), c) Πολύ αποσαθρωμένοι και λατυποπαγείς αμφιβολίτες και αμφιβολιτικοί γνεύσιοι (Ab,w), d) Εδαφικά υλικά από την αποσάθρωση των υποκειμένων αμφιβολιτών (W). Αναφορικά με τον σχηματισμό των εδαφικών υλικών που προκύπτει από την αποσάθρωση των υποκειμένων αμφιβολιτών (W), το ανώτερο κομμάτι του για ένα ελάχιστο βάθος 2 m θα πρέπει να αφαιρεθεί, όσο για το υπόλοιπο των σχηματισμών που αναφέρθηκαν παραπάνω, θα εκτελεστεί απομάκρυνση των υπερκείμενων εδαφικών υλικών για ένα βάθος περίπου 2 m. Λαμβάνοντας υπόψη ότι το κατάντη ανάχωμα στηρίζεται εν μέρει στην κορυφή του αναχώματος του Καρακολίου, προβλέπεται να καθαριστεί η περιοχή του αναχώματος του Καρακολίου από όλα τα χαλαρά υλικά για ένα βάθος 1 m και να αντικατασταθούν όλα τα χαλαρά εδαφικά υλικά από στρώμα αποστράγγισης ιδίου πάχους. Δευτερεύων κατάντη ανάχωμα Μέγιστο ύψος (μεταξύ των επιπέδων +215m και +242m): 27 m Μέγιστο πλάτος: = 30 m Μέγιστο μήκος: =202 m Κλίση αναχώματος: 1:1.5 (H:V) 60

75 4.2.2 ΖΩΝΕΣ ΑΝΑΧΩΜΑΤΩΝ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ Τα αναχώματα θα κατασκευαστούν σύμφωνα με τις οριακές γραμμές που διαχωρίζουν τις διαφορετικές ζώνες των υλικών, την οριακή γραμμή της θεμελίωσης και τα πρανή του αναχώματος, όπως παρουσιάζονται στα σχετικά σχέδια. Κατά τον τελικό σχεδιασμό του έργου και σε σχέση με τα αποτελέσματα της έρευνας εντοπισμού άλλων περιοχών δανειοθαλάμων, για τον έλεγχο της καταλληλότητας των υλικών για την κατασκευή του αναχώματος, είναι δυνατόν η τελική γεωμετρία των αναχωμάτων να τροποποιηθεί ελαφρώς. Τα αναχώματα αποτελούνται από τις ακόλουθες ζώνες: Ζώνη 1- Πυρήνας: Υλικά χαμηλής διαπερατότητας, από προκαθορισμένους δανειοθαλάμους με μέγιστο μέγεθος κόκκου 10 cm. Ζώνη 2- Λεπτομερές φίλτρο: Καλά διαβαθμισμένο θρυμματισμένο πέτρωμα, μίγμα pitstones με μέγιστο μέγεθος κόκκου 24 mm. Ζώνη 3- Υλικό C1- Στρώση αποστράγγισης: Καλά διαβαθμισμένα σκύρα, μείγμα αδρανών με κοκκομετρία που κυμαίνεται μεταξύ 24 mm και 76 mm. Ζώνη 4- Κέλυφος: Λιθόρριπτο υλικό που αποκτάται από τις απαιτούμενες εκσκαφές από τους δανειοθαλάμους, με μέγιστο βαθμό θραύσης 40 cm. Ζώνη 4α- Ζώνη μετάβασης: Διαβαθμισμένα σκύρα προϊόντα από ανοικτή εκσκαφή με μέγιστο βαθμό θραύσης 40 cm. Ζώνη 4β- Κέλυφος: Λιθόρριπτο σκληρό πέτρωμα, από λατομία, με μέγιστο βαθμό θραύσης 80mm. Ζώνη 5- Ανάντη προστατευτική ζώνη πρανούς: Λιθόρριπτο σκληρό πέτρωμα, από προϊόντα ανοικτής εκσκαφής, με μέγεθος θραύσης που κυμαίνεται από 24 έως 76 mm. Ζώνη 6-Κατάντη προστατευτική ζώνη πρανούς: Λιθόρριπτο σκληρό πέτρωμα, από προϊόντα ανοικτής εκσκαφής, με μέγεθος θραύσης που κυμαίνεται από 5 έως 20 mm ΥΛΙΚΑ ΑΝΑΧΩΜΑΤΩΝ Τα υλικά που θα χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή των αναχωμάτων, αποτελούνται από στείρα πετρώματα που προκύπτουν από την ανάπτυξη των μεταλλείων των Μαύρων Πετρών και της Ολυμπιάδας, προϊόντα εκσκαφής από τις απαιτούμενες εργασίες εκσκαφής και υλικά από τον δανειοθάλαμο Νο1, καθώς επίσης και υλικά από άλλους δανειοθαλάμους και λατομεία που θα εντοπιστούν και θα εγκριθούν στο τελικό στάδιο σχεδιασμού. 61

76 Ακατάλληλο υλικά, όπως θάμνοι, ρίζες, κορμοί, φυτική γη και υλικά από το εδαφικό στρώμα, οργανικά ή αποσαθρωμένα υλικά, καθώς και λεπτόκοκκα υλικά που προέρχονται από την επεξεργασία μεταλλεύματος δεν θα πρέπει να ενσωματώνονται στα αναχώματα. ΖΩΝΗ 1 ΠΥΡΗΝΑΣ Μετά τη συμπύκνωση τους, τα υλικά που θα χρησιμοποιηθούν στην κατασκευή της Ζώνης 1-Στρώμα Πυρήνα, θα αποτελούνται από τουλάχιστον 25% κατά βάρος λεπτόκοκκου υλικού που διέρχεται από το Πρότυπο κόσκινο Νο 200 και τουλάχιστον 65% των υλικών που περνούν διαμέσου του προτύπου κόσκινου Νο 4. Τα υλικά αυτά θα πρέπει να κατηγοριοποιηθούν ως CL στο χάρτη πλαστικότητας και δεν θα περιέχουν οργανικές ουσίες. Κλάσματα πετρωμάτων μεγαλύτερα από 10 cm δεν θα πρέπει να τοποθετούνται στη ζώνη του πυρήνα. Αυτά τα κλάσματα πετρωμάτων θα πρέπει να αφαιρεθούν από τον χώρο της εκσκαφής, είτε με κοσκίνισμα ή με το χέρι, πριν από τη μεταφορά τους στο ανάχωμα. Το μήκος, η κλίση, η διατομή και η απόσταση των ράβδων κόσκινου θα πρέπει να είναι σωστά σχεδιασμένα, έτσι ώστε το παραγόμενο υλικό μετά το κοσκίνισμα να είναι εντός των παραπάνω ορίων μεγέθους. ΖΩΝΗ 2 ΦΙΛΤΡΟ Τα υλικά που θα χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή της ζώνης 2 Στρώμα φίλτρου: θα παράγονται από τη θραύση και την επεξεργασία των προϊόντων εκσκαφής από τα λατομεία ή άλλες πηγές που θα εντοπίζονται και θα εγκρίνονται στο τελικό στάδιο του σχεδιασμού. Ενδεικτικά και όχι περιοριστικά, η επεξεργασία μπορεί να περιλαμβάνει, κοσκίνισμα και επιλογή κλασμάτων, το πλύσιμο και την ανάμιξη ώστε να ληφθεί ένα τελικό προϊόν που θα έχει την επιθυμητή κατανομή μεγέθους σωματιδίων σύμφωνα με τα όρια που προσδιορίζονται παρακάτω, μετά την διάστρωση και την συμπύκνωση του. Τα υλικά της Ζώνης 2 πρέπει να είναι καλά ταξινομημένα και να συνίστανται από σκληρά και ανθεκτικά κλάσματα, επίσης να είναι καθαρά, χωρίς καθόλου οργανικές ουσίες. Η ζώνη φίλτρου θα κατασκευαστεί στα πλάτη που προβλέπονται στα σχήματα με μια ανοχή cm από τα θεωρητικά όρια της κάθε πλευράς. Για να εξασφαλιστεί το ελάχιστο πλάτος της Ζώνης 2, η στρώση της Ζώνης 2 προηγείται της στρώσης της Ζώνης 1 και 4 Α. Κατά την κατασκευή, καθώς και σε όλα τα στάδια της παραγωγής, της αποθήκευσης, της διανομής και της μεταφοράς των εδαφικών υλικών της Ζώνης 2, ο διαχωρισμός και η μη-ομοιογένεια των υλικών του εδάφους θα πρέπει να ελαχιστοποιηθεί. Κάθε στρώμα εδάφους στο ανάχωμα πρέπει να αποτελείται από ομοιόμορφα, καλά ταξινομημένα υλικά σύμφωνα με τα προκαθορισμένα όρια της κατανομής 62

77 μεγέθους των σωματιδίων. Τα υλικά της Ζώνης 2 αφού διαστρωθούν και συμπυκνωθούν στο ανάχωμα θα πρέπει να πληρούν τις ακόλουθες ενδεικτικές απαιτήσεις της κατανομής μεγέθους σωματιδίων. Πίνακας 4.2 Κατανομή μεγέθους σωματιδίων για την Ζώνη 2 (ΤΜΚ) Μέγεθος ανοίγματος/ ASTM Πρότυπο μέγεθος κόσκινου Ποσοστό (%) διέλευσης κατά βάρος 1 ίντσα 100 ¾ της ίντσας ½ της ίντσας ¼ της ίντσας Νο Νο Νο Νο 100 <5 Τα βραχώδη υλικά θα πρέπει να είναι καλά ταξινομημένα μεταξύ των παραπάνω ορίων και να παρουσιάζουν μια κανονική και ομαλή καμπύλη κατανομής μεγέθους των σωματιδίων στο πρότυπο ημι-λογαριθμικό διάγραμμα, χωρίς απότομες κλίσεις που θα έδειχνε έλλειψη ενδιάμεσων μεγεθών των κόκκων. Όλες οι διεργασίες επεξεργασίας που απαιτούνται, προκειμένου να πληρούνται οι προκαθορισμένες απαιτήσεις της κατανομής μεγέθους των σωματιδίων θα πρέπει να διεξάγονται πριν μεταφερθεί το υλικό για την διάστρωση στο ανάχωμα. ΖΩΝΗ 3 ΣΤΡΩΜΑ ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗΣ Τα υλικά που θα χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή της ζώνης - στρώμα αποστράγγισης θα προέρχονται από τη θραύση και την επεξεργασία των προϊόντων εκσκαφής από τα λατομεία ή άλλες πηγές που θα εντοπίζονται και θα εγκρίνονται στο τελικό στάδιο του σχεδιασμού. Ενδεικτικά και όχι περιοριστικά, η επεξεργασία μπορεί να περιλαμβάνει, κοσκίνισμα και επιλογή προϊόντων θραύσης, καθαρισμό και μίξη ώστε να ληφθεί ένα τελικό προϊόν που θα έχει την επιθυμητή κατανομή μεγέθους 63

78 σωματιδίων σύμφωνα με τα όρια που καθορίζονται παρακάτω. Τα υλικά της Ζώνης 3 θα πρέπει να είναι καλά διαβαθμισμένα, να περιλαμβάνουν σκληρά και ανθεκτικά κλάσματα και να είναι επίσης καθαρά και χωρίς καθόλου οργανικές ουσίες. Η θέση, οι διαστάσεις, οι κλίσεις και το πάχος στρώματος της ζώνης 3, θα είναι όπως απεικονίζεται στα σχετικά σχέδια. Κατά την κατασκευή, καθώς και σε όλα τα στάδια της παραγωγής, της απόθεσης, της κατανομής και της μεταφοράς των υλικών της Ζώνης 3, ο διαχωρισμός και η μη-ομοιογένεια των υλικών θα πρέπει να ελαχιστοποιηθούν. Κάθε στρώση που εφαρμόζεται στο ανάχωμα πρέπει να αποτελείται από ομοιόμορφα, καλά διαβαθμισμένα υλικά σύμφωνα με τα προκαθορισμένα όρια της κατανομής μεγέθους σωματιδίων. Τα υλικά της Ζώνης 3 αφού διαστρωθούν και συμπυκνωθούν στο ανάχωμα θα πρέπει να ικανοποιούν τις ακόλουθες ενδεικτικές απαιτήσεις της κατανομής μεγέθους σωματιδίων. Πίνακας 4.3 Κατανομή μεγέθους σωματιδίων για την Ζώνη 3 Μέγεθος ανοίγματος/ ASTM Πρότυπο μέγεθος κόσκινου Ποσοστό (%) διέλευσης κατά βάρος 3 ίντσες και ½ της ίντσας ίντσα ¾ της ίντσας 0-56 ½ της ίντσας 0-34 Νο 4 (κόσκινο) 0 Τα βραχώδη υλικά θα πρέπει να είναι καλά διαβαθμισμένα μεταξύ των παραπάνω ορίων και να παρουσιάζουν μια κανονική και ομαλή καμπύλη κατανομής μεγέθους των σωματιδίων στο πρότυπο ημιλογαριθμικό διάγραμμα, χωρίς απότομες κλίσεις, που θα έδειχνε έλλειψη ενδιάμεσου μεγέθους των κόκκων. Όλες οι διεργασίες επεξεργασίας που απαιτούνται, προκειμένου να πληρούνται οι προκαθορισμένες απαιτήσεις της κατανομής μεγέθους των σωματιδίων θα πρέπει να διεξαχθούν πριν μεταφερθεί το υλικό για την διάστρωση στο ανάχωμα. 64

79 ΖΩΝΗ 4 ΚΑΙ 4Α- ΚΟΡΜΟΣ ΑΝΑΧΩΜΑΤΟΣ (ΚΕΛΥΦΟΣ) Τα λιθόρριπτα υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή των ζωνών 4 και 4Α των αναχωμάτων θα αποτελούνται από προϊόντα εκσκαφής ή υλικών από τον δανειοθάλαμο Νο1 καθώς και υλικών από δανειοθαλάμους άλλων περιοχών και λατομείων που θα προσδιοριστούν και θα εγκριθούν στο τελικό στάδιο σχεδιασμού. Το μέγιστο μέγεθος κλάσματος που μπορεί να ενσωματωθεί στις Ζώνες 4 και 4Α θα είναι ίσο με το πάχος κάθε στρώματος μετά από συμπύκνωση και συγκεκριμένα 40 cm. Δεν υπάρχουν ιδιαίτεροι περιορισμοί σχετικά με την κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων των υλικών στις Ζώνες 4 και 4Α, εκτός του ότι τα υλικά θα πρέπει να είναι απαλλαγμένα από κάθε οργανική ουσία. ΖΩΝΗ 4Β- ΚΟΡΜΟΣ ΑΝΑΧΩΜΑΤΟΣ (ΚΕΛΥΦΟΣ) Το υλικό κατασκευής της Ζώνης 4Β του κατάντη αναχώματος θα είναι λιθόρριπτο που θα προέρχεται από την ανασκαφή σκληρών πετρωμάτων από τα λατομεία που θα προσδιοριστούν και θα εγκριθούν στο τελικό στάδιο σχεδιασμού. Το μέγιστο μέγεθος του κλάσματος που μπορεί να ενσωματωθεί στη Ζώνη 4Β θα είναι ίσο με το πάχος κάθε στρώματος μετά από συμπύκνωση και συγκεκριμένα 80cm. Τα υλικά των πετρωμάτων θα πρέπει να είναι καλά ταξινομημένα, όπου το μέρος των λεπτόκοκκων υλικών που περνούν μέσα από το πρότυπο κόσκινο Νο 200, δεν υπερβαίνει το 5%. Τέλος το υλικό της Ζώνης 4Β δεν πρέπει να περιέχει καθόλου οργανικές ουσίες. ΖΩΝΗ 5- ΣΤΡΩΜΑ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ ΠΡΑΝΟΥΣ ΤΟΥ ΑΝΑΝΤΗ ΑΝΑΧΩΜΑΤΟΣ Το υλικό κατασκευής της Ζώνης 5 θα είναι λιθόρριπτο και θα αποτελείται από σκληρά, ανθεκτικά συμπαγή κλάσματα σκληρών πετρωμάτων που θα προέρχονται από λατομεία που θα προσδιοριστούν και θα εγκριθούν στο τελικό στάδιο σχεδιασμού. Το λιθόρριπτο δεν θα περιέχει κανένα αποσαθρωμένο πέτρωμα και θα είναι καλά ταξινομημένο, με μέγιστο μέγεθος κλάσματος 30cm και ελάχιστο μέγεθος κλάσματος πετρώματος 10cm. Επιπροσθέτως, το 50% των λιθόρριπτων υλικών θα πρέπει να έχει μέγεθος κλάσματος 20cm. Επίσης, η μέγιστη διάσταση κάθε κλάσματος δεν θα πρέπει να υπερβαίνει το τριπλάσιο της ελάχιστης διάστασης του. Τα υλικά της Ζώνης 5 θα πρέπει να επεξεργάζονται πριν την διάστρωση για να αφαιρούνται όλα τα κλάσματα που είναι μικρότερα από 10 cm. ΖΩΝΗ 6- ΠΡΟΣΤΑΤΕΥΤΙΚΟ ΣΤΡΩΜΑ ΠΡΑΝΟΥΣ 65

80 Τα υλικά κατασκευής της Ζώνης 6 του ανάντη αναχώματος θα είναι λιθόρριπτο που αποτελείται από σκληρά, ανθεκτικά συμπαγή κλάσματα σκληρού πετρώματος και θα προέρχονται από λατομεία που θα προσδιοριστούν και θα εγκριθούν στο τελικό στάδιο σχεδιασμού. Τα υλικά δεν θα περιέχουν καθόλου κλάσματα αποσαθρωμένου πετρώματος. Το μέγιστο μέγεθος κλάσματος πετρώματος θα είναι 20 cm, ενώ το ελάχιστο μέγεθος θα είναι 5 cm. Τα υλικά κατασκευής θα είναι καλά ταξινομημένα μεταξύ των παραπάνω ορίων. Η μέγιστη διάσταση κάθε κλάσματος πετρώματος δεν πρέπει να υπερβαίνει το τριπλάσιο της ελάχιστης διάστασης του. Τα υλικά της Ζώνης 6 θα πρέπει να επεξεργάζονται, για να απομακρύνονται όλα τα κλάσματα που είναι μικρότερα από 10 cm Παραγόμενα τέλματα του μεταλλείου Τα παραγόμενα τέλματα του μεταλλείου που εξετάζονται στον παρών σχεδιασμό του χώρου απόθεσης ξηρών τελμάτων του Κοκκινόλακα θα παράγονται από την σταδιακή ανάπτυξη των μεταλλείων των Μαύρων Πετρών και της Ολυμπιάδας. Η ανάπτυξη των προαναφερθέντων μεταλλείων θα οδηγήσει στην παραγωγή διαφόρων ειδών τελμάτων που θα προέρχονται από την μεταλλευτική επεξεργασία και άλλες πηγές και από τα στείρα που θα προέρχονται από τις εργασίες εξόρυξης. Τα απορριπτόμενα προϊόντα αποτελούνται από στείρα υλικά από την υπόγεια ανάπτυξη και τέλματα από την μεταλλευτική διεργασία, δηλαδή: Χονδρά τέλματα διαδικασίας εμπλουτισμού. Λεπτά τέλματα επεξεργασίας εμπλουτισμού από την διεργασία της επίπλευσης. Σκωρία από την μεταλλουργική διαδικασία. Σκοροδίτης από την μεταλλουργική διαδικασία. Γύψος από την εξουδετέρωση που διεξάγεται στο τελικό στάδιο της μεταλλουργικής επεξεργασίας του μεταλλεύματος. Ιλύς που παράγεται από την εξουδετέρωση του νερού του μεταλλείου. Αποθηκευμένα υλικά από προηγούμενες μεταλλευτικές δραστηριότητες. 66

81 Καταλληλότητα των διαθέσιμων στείρων υλικών για την κατασκευή αναχωμάτων Γενικά, τα στείρα πετρώματα που παράγονται από τις μεταλλευτικές δραστηριότητες θεωρούνται κατάλληλα για την κατασκευή των δύο αναχωμάτων. Συγκεκριμένα, στην περίπτωση του μεταλλείου των Μαύρων Πετρών τα στείρα πετρώματα αποτελούνται από τους γύρω γεωλογικούς σχηματισμούς του μεταλλεύματος των Μαύρων Πετρών, που είναι κυρίως αμφιβολίτες και μάρμαρα. Οι γεωτεχνικές ιδιότητες των αμφιβολιτών αξιολογήθηκαν σύμφωνα με προγενέστερη εμπειρία και με διεθνείς αναφορές και θεωρούνται κατάλληλοι για την κατασκευή των αναχωμάτων. Επιπλέον, στην περίπτωση του μεταλλείου της Ολυμπιάδας, τα στείρα πετρώματα αποτελούνται από τους γύρω γεωλογικούς σχηματισμούς του μεταλλεύματος της Ολυμπιάδας που είναι κυρίως μάρμαρα. Παρομοίως οι γεωτεχνικές ιδιότητες των περιβαλλόντων μαρμάρων αξιολογήθηκαν σύμφωνα με προγενέστερη εμπειρία και με διεθνείς αναφορές και θεωρούνται κατάλληλα για την κατασκευή των αναχωμάτων. Από την άλλη πλευρά, τα στερεά απόβλητα που παράγονται μετά από την επεξεργασία του μεταλλεύματος και η γύψος που παράγεται από την εξουδετέρωση του νερού θεωρούνται ότι έχουν ακατάλληλες γεωτεχνικές ιδιότητες για την κατασκευή αναχωμάτων επειδή έχουν: Πολύ λεπτή ταξινόμηση Χαμηλή δύναμη Δυνατότητα πιθανής υγροποίησης Μετά από σύγκριση των απαιτούμενων ποσοτήτων των υλικών πετρωμάτων για την κατασκευή αναχώματος και των διαθέσιμων υλικών πετρωμάτων από τις μεταλλευτικές δραστηριότητες έγινε ορατή η ανάγκη για προσδιορισμό περιοχών δανεισμού μέσα στα όρια της εξεταζόμενης λεκάνης προκειμένου να καλύψει τις ανάγκες σε υλικά πετρωμάτων. ΜΕΤΑΛΛΕΙΟ ΜΑΥΡΩΝ ΠΕΤΡΩΝ Το μεγαλύτερο μέρος των στερεών τελμάτων που παράγονται από την επεξεργασία του μεταλλεύματος Μαύρων Πετρών στο εργοστάσιο εμπλουτισμού του Στρατωνίου περιλαμβάνουν: 67

82 Συμπυκνωμένα τέλματα που προκύπτουν από την διαδικασία εμπλουτισμού των μεταλλευμάτων μεικτών θειούχων. Τα τέλματα από την διαδικασία εμπλουτισμού χωρίζονται σε δύο τμήματα, τα χονδροειδή τέλματα μεγέθους (> 44 μm) και τα λεπτομερή τέλματα μεγέθους (<44 μm),που θα διαχειρίζονται με διαφορετικό τρόπο. Τα κλάσματα των χονδροειδών και των λεπτών τελμάτων αντιπροσωπεύουν το 82% και 18% του συνολικού βάρους των τελμάτων αντίστοιχα. Τα χονδρά τέλματα θα χρησιμοποιηθούν στην κατεργασία υλικού λιθογόμωσης που θα εναποτεθεί στα εξορυγμένα μέρη του υπόγειου μεταλλείου. Όσον αφορά τα λεπτά τέλματα αυτά θα υποστούν μια διαδικασία πύκνωσης, που προκύπτει από τη μείωση της περιεκτικότητας σε νερό έως ένα βαθμό ώστε να μπορούν να αποθέτονται στον σχεδιασμένο χώρο στερεής απόθεσης. Η ιλύς που παράγεται από την εξουδετέρωση των νερών των μεταλλείων των Μαύρων Πετρών και του Μαντέμ Λάκκου. Πιο συγκεκριμένα, θα πρέπει να αναφερθεί ότι κατά την λειτουργία του μεταλλείου των Μαύρων Πετρών που θα διαρκέσει για 6 χρόνια, 1,90 Mt μεταλλεύματος θα που επεξεργαστεί που θα οδηγήσει στην παραγωγή 1,38 Mt στερεών τελμάτων, δηλαδή: o 1,13Mt των χονδρών τελμάτων για την λιθογόμωση των υπογείων του μεταλλείου των Μαύρων Πετρών. o 0,25Mt από λεπτόκοκκα υλικά της επεξεργασίας εμπλουτισμού για εναπόθεση στην περιοχή απόθεσης στερεών αποβλήτων. Επιπρόσθετα, υπό κανονικές συνθήκες, τόνοι αδρανούς ιλύος θα παράγονται οποίους: από τους τόνους, όσο το μεταλλείο θα λειτουργεί τόνους, 10 χρόνια μετά το κλείσιμο του μεταλλείου. ΜΕΤΑΛΛΕΙΟ ΟΛΥΜΠΙΑΔΟΣ Με βάση τα διαθέσιμα στοιχεία και ειδικότερα σύμφωνα με τον «σχεδιασμό της Μελέτης Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων των Μεταλλευτικών - Μεταλλουργικών εγκαταστάσεις των Μεταλλείων Κασσάνδρας», (ENVECO Ltd, Απρίλιος 2006), μπορεί να συναχθεί ότι από την ανάπτυξη του μεταλλείου 68

83 της Ολυμπιάδας καθώς και από την επεξεργασία των μεταλλευμάτων της Ολυμπιάδας θα παραχθούν οι ακόλουθες κατηγορίες στερεών τελμάτων: Στείρα πετρώματα, Χονδρά τέλματα εμπλουτισμού, Σκωρία από μεταλλουργικές διεργασίες, Σκοροδίτης από τις μεταλλουργικές διεργασίες, Λάσπη αδρανοποιημένης γύψου από τις μεταλλουργικές διεργασίες, Λάσπη από την διαύγαση Τα χονδρά τέλματα θα χρησιμοποιηθούν στην παρασκευή του υλικού επίχωσης που θα τοποθετηθεί στα εξορυγμένα μέρη του μεταλλείου, ως εκ τούτου δεν αποτίθεται στην περιοχή απόθεσης στερεών τελμάτων. Επιπλέον, η λάσπη από τα νερά του μεταλλείου πρόκειται να ανακυκλωθεί στην μονάδα επίπλευσης και ως εκ τούτου ούτε αυτά αποτίθενται στην περιοχή του Κοκκινόλακα. Όλες οι ποσότητες των συμπυκνωμένων τελμάτων και των στείρων πετρωμάτων από τα μεταλλεία των Μαύρων Πετρών και της Ολυμπιάδας παρουσιάζονται στον επόμενο πίνακα 4.4: Πίνακας 4.4 Συμπυκνωμένα τέλματα και στείρα πετρώμάτα από τα μεταλλεία της Ολυμπιάδας και των Μαύρων Πετρών (ΤΜΚ) Περιγραφή υλικού 1 Στείρα Λεπτόκοκκα τέλματα επεξεργασίας εμπλουτισμού Μεταλλείο Μαύρων Πετρών Μεταλλείο Ολυμπιάδας Mm 3 Περιοχή απόθεσης Mm 3 Περιοχή απόθεσης Κατασκευή αναχωμάτων Σκωρία Σκοροδίτης Γύψος Κατασκευή αναχωμάτων Περιοχή ξηρής απόθεσης Περιοχή ξηρής απόθεσης Περιοχή ξηρής απόθεσης Περιοχή ξηρής απόθεσης 6 Αδρανοποιημένη Ιλύς Λεπτόκοκκα τέλματα επεξεργασίας εμπλουτισμού + Αδρανοποιημένη Ιλύς Στερεά υπόλοιπα υπαρχουσών αποθέσεων 0.16 Περιοχή ξηρής απόθεσης Περιοχή ξηρής απόθεσης 69

84 Εκτός από τα στερεά που αποτίθενται στον χώρο απόθεσης, είναι μέσα στις προθέσεις της Ελληνικός Χρυσός Α.Ε., σύμφωνα με το επιχειρησιακό σχέδιο του συγκροτήματος των μεταλλείων Κασσάνδρας, να πραγματοποιήσουν απόθεση των ήδη αποθηκευμένων υλικών από προηγούμενες εξορυκτικές δραστηριότητες εντός των ορίων της περιοχής ξηρής απόθεσης. Ειδικότερα τα τέλματα που πρέπει να αφαιρεθούν και να μετακινηθούν στην περιοχή ξηρής απόθεσης του Κοκκινόλακα δίνονται παρακάτω: Αποθέσεις πυριτικών υλικών στον Μαντέμ Λάκκο, Αποθέσεις πυριτικών υλικών Νο4 στο Στρατώνι, Αποθηκευμένα πυριτικά υλικά Νο3 στο Στρατώνι, Πρώην πυριτικές αποθέσεις στο Στρατώνι, Αποθέσεις αρσενοπυριτικών τελμάτων Ολυμπιάδας Δεξαμενή τελμάτων Ολυμπιάδος ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΑΠΟΘΕΣΗΣ Η απαίτηση για χωρητικότητα στην περιοχή απόθεσης προκύπτει 9,444,815m 3. Για λόγους ασφαλείας, αυτή η χωρητικότητα έχει καθοριστεί σε 10,000,000 m 3. Ο σχεδιασμός της χωρητικότητας της περιοχής απόθεσης του Κοκκινόλακα καθορίστηκε από τα διαθέσιμα τοπογραφικά δεδομένα των ερευνών και την σχεδιασμένη γεωμετρία των αναχωμάτων. Η χωρητικότητα της απόθεσης της περιοχής του Κοκκινόλακα υπολογίστηκε σε επιμέρους ζώνες που ορίστηκαν από τα αντίστοιχες ισοϋψείς και δίνονται λεπτομερώς στον Πίνακα

85 Πίνακας 4.5 Συνολική χωρητικότητα περιοχής στερεής απόθεσης τελμάτων Κοκκινόλακα (σε m 3 ανά ισομετρικό επίπεδο) (ΤΜΚ) Επίπεδο Ισοδιάσταση Υψομετρικών Καμπύλων (m) Περιοχή (m 2 ) Όγκος (m 3 ) , ,558, , ,425, , ,303, , ,102, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Total 10,370,

86 Σύμφωνα με τον παραπάνω πίνακα η υπολογισμένη χωρητικότητα αποθήκευσης του χώρου απόθεσης στο επίπεδο των +220m είναι: 10,370,007 m 3 Λόγω της περιορισμένης ακρίβειας του εδάφους και για την απλούστευση των υπολογισμών η χωρητικότητα αποθήκευσης θεωρείται: 10,400,000 m 3 Η τελική επιφάνεια απόθεσης θα επεκταθεί από την κορυφή του ανάντη αναχώματος στο επίπεδο των +218m, στην κορυφή του κατάντη αναχώματος στο επίπεδο των +215m. Λαμβάνοντας υπόψη τον παραπάνω πίνακα και την τροποποίηση της τελικής κάλυψης της περιοχής απόθεσης του Κοκκινόλακα, καθώς και το γεγονός ότι για την εφαρμογή του συστήματος επένδυσης της επιλεγμένης περιοχής απόθεσης, αποτελεί προϋπόθεση η απομάκρυνση όλου του χαλαρού εδαφικού υλικού σε βάθος περίπου 1m και η εξομάλυνση του εδάφους, ο επιπλέον όγκος που δημιουργείται από τον καθαρισμό και την τροποποίηση της επιφάνειας της λεκάνης προστίθεται στην ήδη υπολογισμένη χωρητικότητα αποθήκευσης. Έτσι η ολική χωρητικότητα απόθεσης της περιοχής υπολογίζεται: 9,663,500m 3. Δεδομένου του γεγονότος ότι η υπολογισμένη χωρητικότητα απόθεσης της λεκάνης του Κοκκινόλακα (9,663,500 m 3 ) είναι μικρότερη από την ζητούμενη (10 Mm 3 ), συμπεραίνουμε ότι πρέπει να παρέχεται μεγαλύτερος χώρος για να καλύψει τις ανάγκες απόθεσης. Ο επιπλέον χώρος παρέχεται από τον σχηματισμό του δανειοθαλάμου Νο1, που βρίσκεται στην δεξιά όχθη του Κοκκινόλακα, κοντά στο ανάντη ανάχωμα, όπως περιγράφεται σε προηγούμενο κεφάλαιο. Όσον αφορά τα τέλματα και τα στείρα πετρώματα που αποκτούνται από τις εκτεταμένες ανασκαφές στις εγκαταστάσεις τελμάτων Chevalier Νο1 και Νο2 και την καταστροφή του σχετικού αναχώματος, ο όγκος τους δεν θα προκαλέσει καμία αλλαγή στην χωρητικότητα της λεκάνης, γιατί ο όγκος των υλικών που θα μετακινηθούν από τις εγκαταστάσεις τελμάτων Chevalier Νο1 και Νο2 και του αναχώματος θα τοποθετηθούν στην περιοχή απόθεσης όπως διαμορφώνεται κατά τη διάρκεια της κατασκευαστικής φάσης Α. 4.3 ΣΤΑΔΙΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΑΝΑΧΩΜΑΤΟΣ ΓΕΝΙΚΑ Η επιφάνεια θεμελίωσης των αναχωμάτων θα πρέπει να αποδεσμευτεί από λιμνάζοντα ύδατα και σαθρά υλικά πριν από την εφαρμογή των δομικών υλικών σε στρώσεις. Αυτή η επιφάνεια πρέπει να καθαριστεί, ώστε να επιτευχθεί ικανοποιητική προσκόλληση των υλικών του αναχώματος στην 72

87 επιφάνεια θεμελίωσης. Στην περιοχή της διάστρωσης των ζωνών 1, 2 και 3, απαιτείται η χρήση των εργαλείων χειρός για τον τελικό καθαρισμό της περιοχής θεμελίωσης. Ένα πέρασμα ορίζεται ως μια διαδρομή του μηχανήματος συμπύκνωσης στην κορυφή του στρώματος το οποίο πρόκειται να συμπυκνωθεί. Κατά τη διάρκεια της κατασκευής, τα αναχώματα θα προστατεύονται, θα διαφυλάσσονται και θα διατηρούνται σε καλή κατάσταση, μέχρι την ολοκλήρωσή τους. Κατά τη φάση της κατασκευής, οι επιφάνειες εργασίας θα πρέπει να διαμορφωθούν κατάλληλα ώστε να αποκτήσουν ικανοποιητικές κλίσεις αποστράγγισης και να αποφευχθεί η δημιουργία στάσιμου νερού. Οι προσωρινές κλίσεις των αναχωμάτων κατά το στάδιο της κατασκευής θα υπόκεινται στους εξής περιορισμούς: 1. Για όλες τις ζώνες των αναχωμάτων, οι κάθετες στους άξονες των αναχωμάτων κλίσεις θα πρέπει είναι ομαλότερες από (1:3) (V: H), 2. Διαμήκης επιφάνειες λόγω διακοπής της εργασίας δεν θα επιτρέπεται (επιφάνειες παράλληλες προς τον άξονα του αναχώματος) στις Ζώνες 1 και 2. Η διάστρωση των υλικών των αναχωμάτων δεν θα επιτρέπεται, όταν τα υλικά ή η επιφάνεια θεμελίωσης ή η επιφάνεια του αναχώματος είναι παγωμένα. Οι κατασκευαστικές εργασίες τα ζώνης 1 θα πρέπει να διακόπτονται κατά την διάρκεια βροχοπτώσεων με ένταση που να μπορεί να προκαλέσει ανεπιθύμητα αποτελέσματα στην ποιότητα κατασκευής και μετά το τέλος της βροχόπτωσης, πριν η επιφάνεια του πυρήνα στεγνώσει. Κατά την διάρκεια παγετού, οι κατασκευαστικές εργασίες μπορούν να συνεχιστούν με την προϋπόθεση ότι οι μέθοδοι για την πρόληψη ψύξης των υλικών θα εφαρμόζεται πριν από την συμπύκνωση. Σε κάθε περίπτωση, οι κατασκευαστικές εργασίες των αναχωμάτων θα διακόπτονται αμέσως μόλις η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι μικρότερη από -2 ο C. Ο εξοπλισμός συμπύκνωσης πρέπει να είναι καλά διατηρημένος καθ 'όλη την διάρκεια των κατασκευαστικών εργασιών, έτσι ώστε να διατηρείται σε καλή κατάσταση. Η ρύθμιση των μηχανών και ο έλεγχος του έρματος θα γίνεται όταν αυτό κρίνεται απαραίτητο. Όταν οι κύλινδροι- συμπίεσης οποιουδήποτε τύπου λειτουργούν ο ένας δίπλα στον άλλο ή ο ένας μπροστά από τον άλλο, πρέπει να έχουν τις ίδιες γενικές διαστάσεις, τις ίδιες πλάτη, πρακτικά τα ίδια βάρη και τα ίδια χαρακτηριστικά λειτουργίας. 73

88 Οι διαστάσεις, το βάρος, η συχνότητα δονήσεων και άλλα τεχνικά χαρακτηριστικά του κάθε εξοπλισμού συμπίεσης θα πρέπει να ελέγχονται πριν από την εφαρμογή τους στην επιφάνεια του αναχώματος ΦΑΣΕΙΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ Για τη βελτιστοποίηση του σχεδιασμού της περιοχής ξηρής απόθεσης όσον αφορά την οικονομία, η κατασκευή θα υλοποιηθεί σε στάδια. Με τον τρόπο αυτό, ελαχιστοποιούνται οι αρχικές δαπάνες του έργου, καθώς και οι επιμέρους δαπάνες που σχετίζονται με την κατασκευή του αναχώματος. Όλα τα κατάλληλα υλικά που προκύπτουν από τις διαθέσιμες πηγές, όπως, στείρα και χονδρόκοκκα τέλματα από τα μεταλλεία της Ολυμπιάδας και των Μαύρων Πετρών, υλικά εκσκαφής από την θεμελίωση της νέας μονάδας επεξεργασίας και της σήραγγας εκτροπής, βραχώδη υλικά από τους δανειοθαλάμους και υλικά εκσκαφής από τα χαλαρά υλικά της ανώτερης επιφάνειας της λεκάνης έτσι ώστε να αξιοποιηθεί με τον καλύτερο τρόπο. Τα στάδια κατασκευής, η χωρητικότητα της λεκάνης για κάθε φάση της κατασκευής και η περίοδος διάθεσης της επικάλυψης σε έτη παρουσιάζονται στον Πίνακα. Στο στάδιο κατασκευής Α, η περιοχή απόθεσης και το κατάντη ανάχωμα διαμορφώνονται στο επίπεδο +180 m, ενώ το επίπεδο του ανάντη επιχώματος διαμορφώνεται στο επίπεδο +200 m. Αυτό το στάδιο έχει σχεδιαστεί ως η φάση της κατασκευής πριν από την απόθεση και έχει τέτοιο μέγεθος ώστε να παρέχει μια ικανότητα διάθεσης για τις αποθέσεις των προϋπαρχόντων των εγκαταστάσεων τελμάτων του Chevalier Νο1 και Νο2 και των αρχικών 6 ετών της παραγωγής μεταλλευτικών απορριμμάτων. Για αυτό το στάδιο, το ύψος του επιπέδου του αναχώματος εκτροπής έγινε με βάση τις ανάγκες που προέρχονται από την εκτροπή της ροής του Κοκκινόλακκα και της προστασίας της περιοχής ξηρής απόθεσης στην περίπτωση περιστατικού πλημμύρας. Ένα άλλο κριτήριο είναι η εύκολη πρόσβαση στο ανάχωμα εκτροπή σε αυτό το επίπεδο λόγω των υφισταμένων οδών στην αριστερή πλευρά της κοιλάδας. Όσο για το κατάντη ανάχωμα, ο προσδιορισμός της κορυφής της στα +180m, σχετίζεται με την ικανότητα διάθεσης της περιοχής απόθεσης και με το γεγονός ότι η άνω επιφάνεια της περιοχής απόθεσης είναι χαμηλότερη από τις πλαγιές των εγκαταστάσεων τελμάτων του Chevalier. Επιπλέον, η κορυφή επιχώματος είναι 4m υψηλότερη από το πόδι του κατάντη αναχώματος εκτροπής, ευνοώντας την απόθεση των απορριμμάτων. Σε αυτό το στάδιο οι δρόμοι υπηρεσίας γύρω από την περίμετρο της εγκατάστασης, ακολουθούν το ισομετρικό επίπεδο +180 m και τον υπηρεσιακό δρόμο μαζί με τις τάφρους εκτροπής των +215 m του αναχώματος τελμάτων στο επίπεδο +218 m στο ανάχωμα εκτροπής που θα κατασκευαστεί, προκειμένου να περιορίσει το επιφανειακό νερό από την είσοδο στην περιοχή ξηρής απόθεσης και να παρέχει εύκολη πρόσβαση στα οχήματα για την απόθεση των απορριμμάτων. 74

89 Όσον αφορά την κατασκευή σταδίου Β η πρώτη ανύψωση του κατάντη αναχώματος από το επίπεδο +180 m έως το επίπεδο των +200 m αυξάνει την χωρητικότητα του χώρου αποθήκευσης και πληροί τις απαιτήσεις αποθήκευσης για τα επόμενα 6-7 χρόνια. Πριν από την έναρξη της δεύτερης φάσης της διάθεσης των αποβλήτων και μετά την εγκατάσταση του συστήματος επένδυσης, ένα οδικό δίκτυο γύρω από την περίμετρο της εγκατάστασης, στο επίπεδο +200m θα κατασκευαστεί. Πίνακας 4.6 Στάδια κατασκευής Στάδιο Εκτροπή- Υψόμετρο Ανάντη Αναχώματος Υψόμετρο Κατάντη Αναχώματος Όγκος Αναχωμάτων (m 3 ) Ικανότητα Αποθήκευσης Της Λεκάνης (m 3 ) Αντίστοιχη Περίοδο Διάθεσης Α * Πρώτα 6 χρόνια Β Επόμενα χρόνια Γ Επόμενα χρόνια Ο όγκος των αποθέσεις του πρώην Chevalier Νο1 και Νο2 εγκαταστάσεις διάθεσης υπολειμμάτων υπολογίζεται να είναι m 3 και αφαιρείται από το διαθέσιμο αποθηκευτικό χώρο της λεκάνης. Οι υπολογιζόμενες αποθηκευτικές ικανότητες της λεκάνης ανά φάση, οι όγκοι των αναχωμάτων, τα διαθέσιμα βραχώδη υλικά από το μεταλλευτική παραγωγή για την κατασκευή των αναχωμάτων και οι ποσότητες των στερεών απορριμμάτων προς διάθεση, δίνονται παρακάτω. Τέλος, για κάθε φάση της κατασκευής η ισορροπία μεταξύ της ικανότητας αποθήκευσης της λεκάνης που αντιστοιχεί σε κάθε φάση της κατασκευής και ο στερεός όγκος παραγωγής απορριμμάτων στο τέλος κάθε φάσης κατασκευής παρουσιάζεται. ΦΑΣΗ Α Στην πρώτη φάση της κατασκευής το ανάντη ανάχωμα διαμορφώνεται στο επίπεδο +200m, ενώ το κατάντη ανάχωμα στο επίπεδο +180 m. Το τελικό υψόμετρο της άνω επιφανείας των στερεών απορριμμάτων που αποτέθηκαν στην περιοχή ξηρής θα είναι σε επίπεδο m. Οι υπολογισμοί για τον προσδιορισμό της τελικής ανύψωσης της επιφάνειας της κατασκευαστικής φάσης Α, έγιναν με βάση τα αποτελέσματα των αναλυτικών υπολογισμών και παρέχονται στο κεφάλαιο 3. Υπολογισμός του όγκου του αναχώματος για την κατασκευαστική φάση Α: Ανάντη ανάχωμα, στο επίπεδο +200m: (A) = 105,000m 3 75

90 Κατάντη ανάχωμα, στο επίπεδο +180m: (B) = 870,000m 3 Συνολικός όγκος: (I) = (A) + (B)= 975,000m 3 Υπολογισμός της αποθηκευτικής ικανότητας της περιοχής ξηρής απόθεσης για την κατασκευαστική φάση Α: Αποθηκευτική ικανότητα στο επίπεδο +180m: (C) = 1,025,000m 3 Υλικά εκσκαφής μετά τις εργασίες προετοιμασίας της επιφάνειας της λεκάνης στο επίπεδο +180m: (D) = 30,000m 3 Δανειοθάλαμος No1 στο επίπεδο +180m (σε m 3 ): (E) = 270,000m 3 Συνολικός όγκος (σε m 3 ): (II) = (C) + (D) +(E) (II) = 1,325,000m 3 Εκτίμηση του όγκου των στερεών απορριμμάτων που αποτίθενται κατά τη διάρκεια της φάσης κατασκευής Α Η ικανότητα αποθήκευσης της περιοχής ξηρής απόθεσης για αυτή την φάση είναι m 3. Δεδομένης της ικανότητας αποθήκευσης της λεκάνης για την παρούσα φάση της κατασκευής και του όγκου της παραγωγής των στερεών απορριμμάτων ετησίως, το χρονικό διάστημα για το οποίο ο διαθέσιμος αποθηκευτικός χώρος είναι επαρκής μπορεί να καθοριστεί: Όγκος διάθεσης στερεών απορριμμάτων που προκύπτει από την παραγωγή του μεταλλείου (απο 0-6 χρόνια): (F) = m 3 Chevalier No1 και No2 εγκαταστάσεις τελμάτων και υλικά εκσκαφής αναχώματος: (G) =600,000m 3 Συνολικός όγκος: (III) = (F) + (G) (III) = 1,265,000 m 3 Η χρονική περίοδος για την οποία o δημιουργηθείς όγκος της περιοχής ξηρής απόθεσης είναι επαρκής για να καλύψει τις ανάγκες που προκύπτουν από την παραγωγή στερεών απορριμμάτων υπολογίζεται να είναι 6 χρόνια. Ο υπόλοιπος όγκος μετά την αφαίρεση του στερεού όγκου απορριμμάτων από το 76

91 διαθέσιμο όγκο αποθηκεύσεως της φάσης Α είναι m 3 χωρητικότητα αποθήκευσης της λεκάνης κατά την επόμενη φάση. και θα προστεθεί στη διαθέσιμη Διαθέσιμα βραχώδη υλικά για την κατασκευή του αναχώματος για τη φάση Α: Η εκτιμώμενη διάρκεια της φάσης διάθεσης Α είναι 6 χρόνια. Δεδομένης της παραγωγής στείρων ανά έτος και της διάρκεια της φάσης κατασκευής Α η οποία είναι 6 χρόνια, τα διαθέσιμα υλικά για την κατασκευή αναχώματος μπορούν να προσδιοριστούν. Σύμφωνα με την εκτιμώμενη ταχύτητα παραγωγής των διαθέσιμων βραχωδών υλικών για την κατασκευή του αναχώματος (κατάλληλα υλικά είναι το 80% του συνολικού ποσού), ο όγκος του βραχώδους υλικού για τα πρώτα 6 χρόνια από την παραγωγή των μεταλλείων είναι: (H) = 0.80 x 820,000m 3 = 655,000m 3 Ως εκ τούτου, ο όγκος των διαθέσιμων στείρων υλικών δεν θα είναι επαρκής για την κατασκευή αναχώματος στην φάση Α. Επιπλέον βραχώδη υλικά θα προέρχονται από: Σήραγγα εκτροπής: (J) = 20,000 m 3 Δανειοθάλαμος No1: (K) = 300,000 m 3 ΦΑΣΗ Β Κατά τη διάρκεια της κατασκευής της φάσης Β, το ανάντη ανάχωμα παραμένει στο επίπεδο +200m, ενώ το κατάντη ανάχωμα αναπτύσσεται στο επίπεδο +200m. Το τελικό υψόμετρο της άνω επιφανείας των στερεών απορριμμάτων που έχουν αποτεθεί στην περιοχή ξηρής απόθεσης θα διαμορφωθεί στο επίπεδο +200m. Οι υπολογισμοί για τον προσδιορισμό του υψομέτρου της τελικής επιφάνειας της κατασκευής της φάσης Β, με βάση τα αποτελέσματα των αναλυτικών υπολογισμών που παρέχονται στο κεφάλαιο 3, σε συνδυασμό με τα αποτελέσματα από την κατασκευή της φάσης Α. Υπολογισμοί του όγκου των αναχωμάτων για την κατασκευαστική φάση Β : Ανάντη ανάχωμα, στο επίπεδο +200m: (A) = 0m 3 Κατάντη ανάχωμα, στο επίπεδο +200m. (Υπολογισμένος όγκος ανάμεσα στα επίπεδα +180m και +200m): 77

92 (B) = 730,000m 3 Συνολικός όγκος: (I) = (A) + (B) = 730,000m 3 Υπολογισμός της αποθηκευτικής ικανότητας της περιοχής ξηρής απόθεσης για την κατασκευαστική φάση B: Εναπομένουσα χωρητικότητα αποθήκευσης από την κατασκευαστική φάση A: (C) = 60,000m 3 Ικανότητα αποθήκευσης στο επίπεδο +200m. (Υπολογισμένος όγκος ανάμεσα στα επίπεδα +180m και +200m): (D) = 3,050,000m 3 Υλικά εκσκαφής μετά τις εργασίες προετοιμασίας της επιφάνειας της λεκάνης στο επίπεδο +200m. (Υπολογισμένος όγκος ανάμεσα στα επίπεδα +180m και +200m): (E) = 34,500m 3 Δανειοθάλαμος No1 στο επίπεδο +200m. (υπολογισμένος όγκος ανάμεσα στα επίπεδα +180m και +200m): (F) = 385,000m 3 Εγκαταστάσεις τελμάτων Chevalier No1 και No2 και υλικά εκσκαφής αναχώματος : (G) = 600,000m 3 Συνολικός όγκος: (II)=(C)+(D)+(E)+(F)+(G) (II) = 4,129,500 m 3 Εκτίμηση του όγκου των στερεών απόβλητα που αποτίθενται κατά τη διάρκεια της κατασκευαστικής φάσης Β. Η χωρητικότητα αποθήκευσης της περιοχής ξηρής απόθεσης για αυτή τη φάση είναι m 3. Δεδομένης της χωρητικότητας αποθήκευσης της λεκάνης για την παρούσα φάση της κατασκευής και του όγκου της παραγωγής των στερεών απορριμμάτων ετησίως η χρονική περίοδος για την οποία ο διαθέσιμος αποθηκευτικός χώρος είναι επαρκής μπορεί να καθοριστεί: Όγκος στερεών απορριμμάτων για διάθεση, όπως προκύπτει από την μεταλλευτική λειτουργία (για έτη 7 έως 12-13): (για έτη 7-12) (III 1)=3,013,000m 3 (για έτη 7-13) (III 2)=3,772,000m 3 78

93 Η χρονική περίοδος για την οποία ο δημιουργούμενος όγκος της περιοχής ξηρής απόθεσης είναι επαρκής για να καλύψει τις ανάγκες που προκύπτουν από το παραγωγή στερεών απορριμμάτων εκτιμάται ότι θα είναι από τις 7 ο έως το (12 ο 13 ο ) έτος της λειτουργίας των μεταλλείων. Διαθέσιμα βραχώδη υλικά για την κατασκευή των αναχωμάτων για τη φάση Β: Η διάρκεια για την παρούσα φάση εκτιμάται σε περίπου. 6 χρόνια (από τον 7 ο έως το 12 ο 13 ο έτος λειτουργίας). Δεδομένης της παραγωγής στείρων ανά έτος και της διάρκειας της φάσης Β κατασκευής η οποία είναι 6 έως 7 χρόνια τα διαθέσιμα υλικά για την κατασκευή των αναχωμάτων μπορούν να προσδιοριστούν. Σύμφωνα με τον εκτιμώμενο ρυθμό παραγωγής των διαθέσιμων βραχώδη υλικών για την κατασκευή αναχώματος (κατάλληλα υλικά είναι 80% του συνολικού ποσού), ο όγκος του βραχώδους υλικού για τα 6 πρώτα έτη της παραγωγής του μεταλλείου είναι: (H)= 0.80 x 588,000m 3 (H)= 470,000m 3 Επομένως, ο όγκος των διαθέσιμων στείρων υλικών δεν θα είναι επαρκής για την κατασκευή αναχωμάτων στη φάση Β. Πρόσθετα βραχώδη υλικά θα προέρχονται από: Δανειοθάλαμος Νο1: (J) = 385,000 m 3 ΦΑΣΗ Γ Κατά τη διάρκεια της κατασκευαστικής φάσης Γ, το ανάντη ανάχωμα τελικά διαμορφώνεται στο επίπεδο +218m, ενώ το κατάντη ανάχωμα στο επίπεδο +215m. Η τελική άνω επιφάνεια των στερεών απορριμμάτων που έχουν αποτεθεί μέσα στην περιοχή ξηρής απόθεσης θα επεκταθεί μεταξύ των κορυφών των επιχωμάτων, δηλαδή από το επίπεδο +218m στα ανάντη προς το επίπεδο +215m στα κατάντη. Η εκτίμηση της χωρητικότητας αποθήκευσης της λεκάνης στο τέλος της κατασκευής φάσης C, με βάση τα αποτελέσματα των αναλυτικών υπολογισμών παρέχονται στο κεφάλαιο 3, σε συνδυασμό με τα αποτελέσματα από την κατασκευαστική φάση Β. Υπολογισμός του όγκου του αναχώματος για την κατασκευαστική φάση Γ : 79

94 Ανάντη ανάχωμα στο επίπεδο +218m. (Υπολογισμένος όγκος ανάμεσα στα επίπεδα +200m και +218m): ( A) = 130,000 m 3 Κατάντη ανάχωμα στο επίπεδο +215m. (Υπολογισμένος όγκος ανάμεσα στα επίπεδα +200m και +215m): (B) = 590,000 m 3 Συνολικός όγκος: (I) = (A) + (B) = 720,000 m 3 Υπολογισμός της χωρητικής ικανότητας της περιοχής ξηρής απόθεσης για την κατασκευή της φάσης Γ: Συνολική χωρητική ικανότητα Χωρητικές ικανότητες προηγούμενων φάσεων: (II) = {Τελική χωρητική ικανότητα [Χωρητική ικανότητα φάσεων A+ B]} (II) = {10,470,000m 3 [1,325,000m 3 + 3,529,500m 3 ]} (II) = 5,615,500 m 3 Θα πρέπει να σημειωθεί ότι τα υλικά που λήφθησαν από την απομάκρυνση των τελμάτων και του σχετικού αναχώματος του Chevalier δεν ληφθήσαν υπόψη για τον υπολογισμό της διαθέσιμης χωρητικής ικανότητας της λεκάνης και για τον υπολογισμό των στερεών απορριμμάτων που θα αποτεθούν στην περιοχή ξηρής απόθεσης επειδή τα υλικά που θα εξαχθούν θα μεταφερθούν και θα επανατοποθετηθούν σε διαφορετική θέση, αλλά ακόμη θα βρίσκονται εντός των ορίων της λεκάνης. Ως εκ τούτου, ο όγκος των αποθέσεων του Chevalier και του αναχώματος δεν θα επηρεάσει την χωρητική ικανότητα της εγκατάστασης των στείρων υλικών και των συμπυκνωμένων τελμάτων του Κοκκινόλακα. Εκτίμηση του όγκου των στερεών αποβλήτων που εναποτίθενται κατά τη διάρκεια της φάσης κατασκευής Γ. Η χωρητική ικανότητα της περιοχής ξηρής απόθεσης για αυτή τη φάση είναι m 3. Δεδομένης της χωρητικότητας της λεκάνης για την παρούσα φάση της κατασκευής, ο όγκος της παραγωγής στερεών αποβλήτων ετησίως, η χρονική περίοδος για την οποία ο διαθέσιμος αποθηκευτικός χώρος είναι επαρκής μπορεί να καθοριστεί: Όγκοι στερεών απορριμμάτων που δεν θα αποτεθούν στο γενικό πλαίσιο της διάθεσης της φάσης B, που προκύπτουν από την παραγωγή του μεταλλείου για τα έτη (12 13): (C) = 3,013,000 m 3 80

95 Όγκοι στερεών απορριμμάτων προς διάθεση που προκύπτουν από την παραγωγή του μεταλλείου για τα έτη (12 13)- 20: (D) = 4,685,000 m 3 Συνολικός όγκος: (II) = (C) + (D) (I) = 4,930,000 m 3 Κατάλληλα βραχώδη υλικά για την κατασκευή του αναχώματος για την φάση Γ: Η χρονική περίοδος για την παρούσα φάση εκτιμάται να διαρκέσει περίπου. 7-8 χρόνια (από το 12ο 13ο έως το 20ο έτος λειτουργίας). Δεδομένης της παραγωγής στείρων ετησίως που εκτιμάται στο κεφάλαιο 3 και της διάρκειας της κατασκευής φάσης της φάσης Γ, τα διαθέσιμα υλικά για την κατασκευή των αναχωμάτων μπορεί να προσδιοριστούν. Σύμφωνα με τον εκτιμώμενο ρυθμό παραγωγής των διαθέσιμων βραχώδη υλικών για την κατασκευή των αναχωμάτων (κατάλληλα υλικά είναι 80% του συνολικού ποσού), ο όγκος των βραχώδη υλικών για τα τελευταία 7 έως 8 χρόνια παραγωγής των μεταλλείων είναι: (E) = 0.80 x 103,500 m 3 (E) = 83,000 m 3 Ως εκ τούτου, ο όγκος των διαθέσιμων στείρων υλικών δεν θα είναι επαρκής για την κατασκευή του αναχώματος στην φάση Γ. Επιπλέον βραχώδη υλικά θα προέρχονται από: Δανειοθάλαμος No1: (F) = 175,000 m 3 Νέο εργοστάσιο εμπλουτισμού. Η εκτιμώμενη ποσότητα των υλικών εκσκαφής είναι 400,000 m 3. Λαμβάνεται υπόψη ότι μόνο το 60% των υλικών εκσκαφής θα είναι κατάλληλα για την κατασκευή των αναχωμάτων. Επομένως, (G) = 400,000m 3 x 0.60 = 240,000m 3 Οι εκτιμώμενοι όγκοι των βραχώδη υλικών για την κατασκευή των αναχωμάτων, η χωρητική ικανότητα της περιοχής ξηρής απόθεσης, οι όγκοι των στερεών απορριμμάτων και των στείρων που έχουν αποτεθεί στην περιοχή ξηρής απόθεσης και οι χρονικές περίοδοι για κάθε φάση έχουν ήδη υποβληθεί πριν στον ακόλουθο πίνακα όλες οι παραπάνω ποσότητες παρουσιάζονται συνοπτικά. 81

96 Πίνακας 4.7 Επισκόπηση των φάσεων κατασκευής (ΤΜΚ) Βραχώδη υλικά που ΦΑΣΗ Α (m 3 ) ΦΑΣΗ Β (m 3 ) ΦΑΣΗ Γ (m 3 ) ΣΥΝΟΛΟ (m 3 ) απαιτούνται για το ανάντη ανάχωμα Βραχώδη υλικά που απαιτούνται για το κατάντη ανάχωμα Απαιτήσεις βραχώδη υλικών αναχώματος Χωρητικότητα λεκάνης Στερεά απορρίμματα για διάθεση (*) Χρονική περίοδος 0-6 έτη 7 - (12 13) έτη (12 13) - 20 έτη ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΝΟΡΓΑΝΩΣΗΣ Προκειμένου να επιβεβαιωθούν οι παραδοχές του σχεδιασμού και να διασφαλιστεί η σταθερότητα και η περιβαλλοντική ασφάλεια προβλέπεται ότι η περιοχή των αποθέσεων, η περιβάλλουσα περιοχή και τα δύο αναχώματα, θα είναι πλήρως εξοπλισμένα και παρακολουθούμενα. Σύμφωνα με την Ελληνική και την Ευρωπαϊκή νομοθεσία και τις βέλτιστες ευρωπαϊκές τεχνικές για την διαχείριση των τελμάτων και των στείρων πετρωμάτων στις μεταλλευτικές δραστηριότητες, το χρησιμοποιούμενο σύστημα παρακολούθησης θα πρέπει να πληρούν τις ακόλουθες προδιαγραφές: Να παρέχουν συνεχή παρακολούθηση της σταθερότητας του αναχώματος και ως εκ τούτου επιτρέπει διορθωτικά μέτρα που πρέπει να ληφθούν σε περίπτωση τυχόν απρόβλεπτων συνθηκών. Για να ελεγθεί ότι οι περιβαλλοντική κατάσταση της κατασκευής, είναι όπως έχει προβλεφθεί κατά την διαδικασία του σχεδιασμού. Για να επιτευχθεί αυτός ο σκοπός πρέπει να ελέγχονται οι ακόλουθες παράμετροι: 1. Εκπομπές στο νερό: η ποιότητα των υπόγειων υδάτων και η θέση της επιφάνεια του φρέατος 2. Η ποιότητα και η ποσότητα της φυσικής ροής του ρέματος του Κοκκινόλακα 82

97 3. Η ποιότητα και η ποσότητα της ροής διήθησης 4. Μετατοπίσεις 5. Οι καθιζήσεις και οι οικισμοί. Όσον αφορά το ανάντη και το κατάντη ανάχωμα, το ακόλουθο σύστημα οργάνων θα εγκατασταθεί παρακολουθώντας την συμπεριφορά τους κατά την διάρκεια της κατασκευής και της λειτουργίας: 1. Σύστημα μέτρησης της πίεσης του νερού των πόρων με πιεζόμετρα τύπου δονούμενων συρμάτων, 2. Σταθερούς τοπογραφικούς σταθμούς, 3. Εστίες σήμανσης: Οι μετρήσεις θα διεξάγονται κάθε 3-4 μήνες. Η συχνότητα μπορεί να αυξηθεί μετά από οπτικό έλεγχο ή απρόσμενα φυσικά συμβάντα, 4. Επιταχυνσιογράφους ισορροπίας του δυναμικού τύπου, 5. Αυτόματη καταγραφή των μετρήσεων, με κονσόλες ελέγχου μικροϋπολογιστή, απομακρυσμένους σταθμούς διασύνδεσης, επιλογείς καναλιών, LCD οθόνη, εκτυπωτή, ηλεκτρικό εφεδρικό σύστημα τροφοδοσίας, 6. Τελική κατασκευή από σκυρόδεμα. Για την εγκατάσταση των παραπάνω οργάνων θα πρέπει να εκτελεστούν τα ακόλουθα έργα: 1. Διάτρηση γεωτρήσεων στα θεμέλια του αναχώματος και αλλού για την εγκατάσταση των πιεζομέτρων για την παρακολούθηση της υπόγειας στάθμης του νερού. 2. Εκσκαφή και πλήρωση τάφρων, τσιμεντενέσεις των γεωτρήσεων, διάστρωση σκυροδέματος στα θεμέλια και στις άκρες, για κατασκευή βάσεων από σκυρόδεμα, για τους επιταχυνσιογράφους, την πλήρωση των γεωτρήσεων, χαντάκια των καλωδίων και των κάθετων σωλήνων, με διαπερατά υλικά, αναστολή μπεντονίτη ή αρμολόγηση σύμφωνα με το οδηγίες κατασκευαστή του οργάνου. 3. Κατασκευή όλων των σχετικών έργων από σκυρόδεμα (σταθμούς σήμανσης για τη μέτρηση των επιφανειακών μετακινήσεων, σταθερούς τοπογραφικούς σταθμούς, πιεζόμετρα, επιταχυνσιογράφους, καθώς και τελικές δομές). 83

98 Σχετικά με την παρακολούθηση των περιβαλλοντικών παραμέτρων του έργου, ο εξοπλισμός περιλαμβάνει: Παρακολούθηση των πηγαδιών για τον έλεγχο της σύστασης των υπογείων υδάτων και το επίπεδο της επιφάνειας του φρέατος. Τρία φρεάτια παρακολούθησης θα τοποθετηθούν ανάντη του αναχώματος εκτροπής, τρία άλλα θα τοποθετηθούν κάτω από το κατάντη ανάχωμα και αρκετά άλλα θα εγκατασταθούν γύρω από την περίμετρο της εγκατάστασης. Οι μετρήσεις της στάθμης της επιφάνειας φρέατος θα διεξάγονται κάθε 6 μήνες, ενώ η συχνότητα της ανάλυσης της σύνθεσης του νερού θα πρέπει να προσδιορίζεται σύμφωνα με την μεταβλητότητα των αποτελεσμάτων. Λυσίμετρα (υψηλής πίεσης δειγματολήπτες κενού με ρυθμιστικές βαλβίδες) για τον έλεγχο του υγρού των πόρων του εδάφους στη ζώνη vadose, κάτω από το σύστημα της επένδυσης της λεκάνης. Αυτά τα μέτρα παρέχουν μια έγκαιρη προειδοποίηση σε περίπτωση διαρροής του συστήματος επενδύσεως. Οι καταγραφές θα πρέπει να γίνονται κάθε 3 μήνες. Πιεζόμετρα για τον έλεγχο της στάθμης των υπόγειων υδάτων και της διήθησης πάνω και κάτω από τη γεωμεμβράνη. Η συχνότητα της παρακολούθησης θα είναι μια φορά κάθε 3 μήνες. Τρεις συσκευές μέτρησης της διήθησης, από την κάτω πλευρά του ποδιού του κατάντη αναχώματος, ένα για τις απορροές ένα για το σύστημα υποστράγγισης και ένα για το σύστημα αποστράγγισης του Chevalier και του Καρακολίου. Η ποσότητα της διήθησης θα πρέπει να παρακολουθείται κάθε μήνα. Τρία φρεάτια ελέγχου, να παρέχουν δείγματα νερού, έτσι ώστε να ελέγχεται η σύνθεση των τριών ροών. Η σύνθεση του νερού θα μετράται μία φορά κάθε 3 μήνες. Μέτρηση της ροής και δειγματοληψία του νερού του ρέματος του Κοκκινόλακα από ένα σημείο ελέγχου ανάντη του αναχώματος εκτροπής και δύο σημεία ελέγχου στα κατάντη του κατάντη αναχώματος. Ο όγκος και η σύνθεση της ροής του Κοκκινόλακα θα παρακολουθούνται μία φορά κάθε 3 μήνες. Όλες οι συσκευές παρακολούθησης και τα υλικά θα πρέπει να είναι εμπορικώς αποδεκτά λαμβάνοντας υπόψη την αντοχή, την ολκιμότητα και την ανθεκτικότητα και θα είναι απαλλαγμένα από ελαττώματα και ατέλειες. Θα πρέπει να είναι συμβατά με τις απαιτήσεις τις τελευταίες σχετικές προδιαγραφές ή με τη μέθοδο ASTM ή με άλλα ισοδύναμα πρότυπα. Όσον αφορά την συχνότητα των μετρήσεων, θα πρέπει να καθορίζεται με βάση την κατασκευή ή τις φάσεις λειτουργίας και τη μεταβλητότητα των καταγραφών. Ο ρόλος του οπτικού ελέγχου δεν θα πρέπει να υποτιμάται, δεδομένου ότι έχει αποδειχθεί ότι είναι μείζονος σημασίας για της επιτυχία 84

99 πολλών έργων. Συνεπώς, η εντατικοποίηση της συχνότητας μετρήσεων θα πρέπει να θεωρείται ως μια σοβαρή πιθανότητα. Περαιτέρω λεπτομέρειες σχετικά με την εγκατάσταση των οργάνων παρέχονται στα σχετικά σχέδια. Εικόνα 4.5 Οριζοντιογραφία Σύστημα ενοργάνωσης ανάντη αναχώματος (ΤΜΚ) Εικόνα 4.6 Οριζοντιογραφία Σύστημα ενοργάνωσης κατάντη αναχώματος (ΤΜΚ) 85

100 Πίνακας 4.8 Υπόμνημα συστήματος ενοργάνωσης Εικόνα 4.7 Κάτοψη πιεζομέτρου δονούμενης χορδής (ΤΜΚ) 86

101 Εικόνα 4.8 Τομές πιεζομέτρου δονούμενης χορδής (ΤΜΚ) Εικόνα 4.9 Βάθρο μέτρησης επιφανειακών μετακινήσεων (ΤΜΚ) 87

102 Εικόνα 4.10 Γεώτρηση παρακολούθησης υδροφόρου ορίζοντα (ΤΜΚ) 88

103 5. ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΕΥΣΤΑΘΕΙΑΣ ΚΑΤΑΝΤΗ ΑΝΑΧΩΜΑΤΟΣ Ο σχεδιασμός της περιοχής ξηρής απόθεσης του Κοκκινόλακα περιλαμβάνει το σχεδιασμό του ανάντη και του κατάντη αναχώματος. Τα αναχώματα αποτελούν το πιο σημαντικό έργο κατασκευής, λόγω του μεγάλου όγκου του και των σταδίων της κατασκευής τους. Η γεωμετρία του αναχώματος και τα υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή του θα πρέπει να είναι σε θέση να αντέξουν σε όλες τις ακραίες συνθήκες φορτίου. Στην κεφάλαιο αυτό πραγματοποιούνται αναλύσεις ευστάθειας του κατάντη αναχώματος και ελέγχεται η αξιοπιστία του μη-γραμμικού προσομοιώματος πεπερασμένων διαφορών μιας τυπικής εγκάρσιας διατομής του φράγματος τέλματος σε στατικές συνθήκες για την εκτίμηση του συντελεστή ασφαλείας με βάση μεθόδους οριακής ισορροπίας. Η γεωμετρία του κατάντη αναχώματος όπως παρουσιάστηκε και σε προγενέστερο κεφάλαιο φαίνεται στην Εικόνα 5.1. Εικόνα 5.1 Γεωμετρία κατάντη αναχώματος (ΥΜΚ) Οι κλίσεις των ανάντη και κατάντη πλευρών του αναχώματος είναι 1:2 (Κάθετη : Οριζόντια). Μέγιστο ύψος αναχώματος: 90 m. Υψόμετρο φρυδιού: m. Πλάτος φρυδιού: m. Διαβάθμιση του λιθόρριπτου κελύφους του αναχώματος: είναι 1:2 (Κάθετη : Οριζόντια). 89

104 ΣΥΜΒΟΛΙΣΜΟΣ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ Οι γεωτεχνικές παράμετροι που χρησιμοποιήθηκαν για τις αναλύσεις προέκυψαν μετά από αξιολόγηση όλων των διαθέσιμων στοιχείων από την γεωλογική έρευνα που διενεργήθηκε στην περιοχή και παρουσιάζονται στον πίνακα 5.1 παρακάτω: Πίνακας 5.1 Κατάντη ανάχωμα. Γεωτεχνικοί παράμετροι που έχουν χρησιμοποιηθεί στις αναλύσεις ευστάθειας (ΥΜΚ) A/A ΥΛΙΚΟ/ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ - ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ γ (kn/m³) c (kpa) φ(⁰) Πυρήνας αναχώματος υλικό No 4B Πλήρωση αναχώματος υλικό No 4 Εδαφικά υλικά από αποσάθρωση των υποκείμενων Αμφιβολιτών Αμφιβολίτες και αμφιβολιτικοί Γνεύσιοι μετρίως έως πολύ κερματισμένοι και μετρίως αποσαθρωμένοι Αμφιβολίτες και αμφιβολιτικοί Γνεύσιοι DAM_ DAM_ ,38,40 w Ab,w Ab Για την εξέταση της ευστάθειας του κατάντη αναχώματος μια σειρά αναλύσεων διεξήχθησαν και για την ανάντη και για την κατάντη πλευρά του αναχώματος. 5.1 ΑΝΑΛΥΣΗ ΟΡΙΑΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ - ΠΑΡΑΔΟΧΕΣ Ο έλεγχος της ευστάθειας των πρανών επιτυγχάνεται σε σχέση με τις ενέργειες που συμβάλλουν στην ευστάθεια της κατασκευής (διατμητική αντοχή του εδάφους) με τις δράσεις που προκαλούν αστοχία (ιδία μάζα του σχηματισμού και εξωτερικές δυνάμεις). 90

105 Για τον προσδιορισμό των συντελεστών ασφαλείας 2-δίαστατες αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν. Η 2- διάστατη ανάλυση αναφέρεται σε συνθήκες επίπεδης παραμόρφωσης, θεωρώντας ότι η τρίτη διάσταση είναι άπειρου μήκους, έτσι ώστε οι δυνάμεις που δρουν έξω από το επίπεδο δεν έχουν καμία επίδραση στη συμπεριφορά της δομής και έξω από το επίπεδο οι παραμορφώσεις είναι μηδέν. Στην πραγματικότητα, το πρόβλημα ανάλυσης ευστάθειας έχει τρισδιάστατη φύση και οι δυνάμεις που δρουν έξω από το εξεταζόμενο επίπεδο του πρανούς συμβάλλουν θετικά στην συντελεστής ασφαλείας. Ένα κυκλικό τμήμα που αντιπροσωπεύει την επιφάνεια αστοχίας στην εξεταζόμενη διατομή θεωρείται για την ανάλυση ευστάθειας. Αυτός ο κύκλος χαρακτηρίζεται από το κέντρο και την ακτίνα του. Η μέθοδος υπολογισμού που χρησιμοποιείται είναι η γενική μέθοδος των κάθετων φετών. Ο μηχανισμός περιστροφικής αστοχίας ενός πρανούς, η διαίρεση του τμήματος του πρανούς πάνω από την πιθανή επιφάνεια αστοχίας σε φέτες και οι δυνάμεις που ενεργούν σε κάθε φέτα παρουσιάζονται στην Εικόνα 5.2. Εικόνα 5.2 Μέθοδος κάθετων φετών Η διατμητική αντοχή που ενεργοποιείται (δύναμη Τ) σε κάθε φέτα συμβάλλει ευνοϊκά στον συντελεστή ασφαλείας, σε αντίθεση με την μάζα W κάθε φέτας που συμβάλλει δυσμενώς σε αυτόν. ΜΕΘΟΔΟΣ BISHOP Στο κυλινδρικό τρόπο αστοχίας ο συντελεστής ασφαλείας κατά της ολίσθησης μπορεί να υπολογιστεί από την ασκηθέντα διατμητική καταπόνηση στο τόξο ABC (tm) και από την αντοχή σε διάτμηση που δραστηριοποιείται σε αυτό το τόξο (tf). Ο συντελεστής ασφαλείας κατά της ολίσθησης είναι: 91

106 F = τ f / τ m Χρησιμοποιώντας της παραμέτρους της διατμητικής αντοχής φ', c' και τις δυνάμεις που δρουν στις κορδέλες ο συντελεστής ασφαλείας είναι: F c' L AC ( N ul) tan ' W sin [5.1] όπου u είναι η πίεση του νερού των πόρων. Μια υπόθεση που έγινε για τον υπολογισμό της δύναμης Ν σε μια φέτα ξεχωριστά, είναι η εξέταση του X1 = X2 και Ε1 = Ε2 (μέθοδος Fellenius). Στην περίπτωσή μας χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος Bishop. Η μέθοδος Bishop χρησιμοποιείται ευρέως για την ανάλυση ευστάθειας και τα αποτελέσματα της θεωρούνται αρκετά ακριβή. Η μέθοδος Bishop αυξάνει την ακρίβεια των αποτελεσμάτων και δεν λαμβάνει υπόψη την υπόθεση ότι Η1 = Η2 και Ε1 = Ε2. Η εξίσωση που δίνει το συντελεστή ασφαλείας για την επίπεδη αστοχία είναι: F = f (F, c ', φ',...). Ο υπολογισμός του συντελεστή ασφάλειας επιτυγχάνεται με τη χρήση επαναληπτικών μεθόδων, ορίζοντας ένα αρχικό συντελεστή ασφαλείας (π.χ. από τη μέθοδο Fellenius). Ως εκ τούτου η εξίσωση γίνεται: Fi+1 = f (Fi, c', φ',...) Η μέθοδος Bishop έχει δύο προσεγγίσεις. Η απλουστευμένη προσέγγιση, η οποία θεωρεί H1 = H2 και Ε1 Ε2 και η ακριβής προσέγγιση, η οποία θεωρεί H1 H2 και Ε1 Ε2. Είναι αποδεδειγμένο ότι με την ακριβή προσέγγιση, η ακρίβεια του συντελεστή ασφάλειας αυξήθηκε μόνο κατά 1%. Η αύξηση αυτή είναι ασήμαντη επομένως η απλουστευμένη προσέγγιση χρησιμοποιήθηκε. Η απόκλιση μεταξύ του εκτιμώμενου συντελεστή ασφαλείας και του πραγματικού σπάνια υπερβαίνει το 7%, ενώ σε γενικές γραμμές είναι πάντα μικρότερη από 2%, πάντα ευνοώντας την ασφάλεια. Η εξίσωση που δίνει το συντελεστή ασφαλείας σύμφωνα με τη μέθοδο Bishop είναι: 92

107 1 F W sin c ' b ( W ub) tan ' 1 sec tan tan ' / F [5.2] Λαμβάνοντας υπόψη τον λόγο της πίεσης των πόρων του r u : r u u u h W / b, η εξίσωση γίνεται: F 1 W sin c ' b W(1 r u sec ) tan ' 1 tan tan ' / F [5.3] Οι αναλύσεις στατικής και σεισμικής ισορροπίας πραγματοποιήθηκαν μέσω του προγράμματος SLIDE. Το SLIDE είναι ένα λογισμικό πακέτο που μπορεί να εκτελέσει διάφορες αναλυτικές μεθόδους για τον προσδιορισμό του ελάχιστου συντελεστή ασφαλείας. Η πλέον ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος, η οποία παράγει αξιόπιστα και ρεαλιστικά αποτελέσματα είναι η απλοποιημένη μέθοδος Bishop. Τα αποτελέσματα των αναλύσεων που απορρέουν από την απλοποιημένη μέθοδο Bishop εφαρμόστηκαν για την αξιολόγηση των συνθηκών σταθερότητας. Παρακάτω παρουσιάζονται συνοπτικά τα αποτελέσματα της απλοποιημένης μεθόδου Bishop. Το SLIDE (SLIDE 5.0 (2006).) λαμβάνει υπόψη φορτία που προκύπτουν από τους παρόντες σχηματισμούς, όπως το βάρος τους (νεκρά φορτία) και τα ζωντανά φορτία που προκύπτουν από τις κατασκευαστικές εργασίες (κίνηση φορτίων-προσωρινά φορτία). Η συμβολή των ζωντανών φορτίων που επενεργούν επί της επιφανείας του εξεταζόμενου πρανούς στον συντελεστή ασφάλειας είναι δυσμενής ή ευνοϊκή ανάλογα με την κλίση του πρανούς της επιφάνειας αστοχίας σε κάθε φέτα. Εικόνα 5.3 Σχηματική τομή κατάντη αναχώματος μέσω του προγράμματος Slide 93

108 5.1.1 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΟΡΙΑΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΚΑΤΑΝΤΗ ΑΝΑΧΩΜΑΤΟΣ Ακολουθούν τα αποτελέσματα των αναλύσεων ευστάθειας όπως προέκυψαν μέσω του προγράμματος SLIDE 5.0 τόσο για στατικές όσο και για σεισμικές συνθήκες φόρτισης και για τις διάφορες τιμές των γεωτεχνικών παραμέτρων. Η σταθερότητα των πρανών ελέγχθηκε θεωρώντας ένα δυναμικό φορτίο kn/m 2 (λόγω των οχημάτων και του εξοπλισμού εργασίας) που ενεργεί στο φρύδι του αναχώματος. Στατικές συνθήκες φόρτισης Εικόνα 5.4 Στατικές συνθήκες: DAM_2 : γ=21kn/m 3, c= 5 kpa, φ=35⁰ (F.S.=1.474) 94

109 Εικόνα 5.5 Στατικές συνθήκες: DAM_2 : γ=21kn/m 3, c= 5 kpa, φ=38⁰ (F.S.=1.637) Εικόνα 5.6 Στατικές συνθήκες: DAM_2 : γ=21kn/m 3, c= 5 kpa, φ=40⁰ (F.S.=1.753) 95

110 Σεισμικές συνθήκες φόρτισης: a h = a v = 0.12 Εικόνα 5.7 Σεισμικές συνθήκες: a h = a v = 0.12: DAM_2: γ=21kn/m 3, c= 5 kpa, φ=35⁰ (F.S.=0.934) Εικόνα 5.8 Σεισμικές συνθήκες: a h = a v = 0.12: DAM_2: γ=21kn/m 3, c= 5 kpa, φ=38⁰ (F.S.=1.034) 96

111 Εικόνα 5.9 Σεισμικές συνθήκες: a h = a v = 0.12: DAM_2: γ=21kn/m 3, c= 5 kpa, φ=40⁰ (F.S.=1.107) Σεισμικές συνθήκες φόρτισης: a h = a v = Εικόνα 5.10 Σεισμικές συνθήκες: a h = a v = -0.12: DAM_2: γ=21kn/m 3, c= 5 kpa, φ=35⁰ (F.S.=0.849) 97

112 Εικόνα 5.11 Σεισμικές συνθήκες: a h = a v = -0.12: DAM_2: γ=21kn/m 3, c= 5 kpa, φ=38⁰ (F.S.=0.942) Εικόνα 5.12 Σεισμικές συνθήκες: a h = a v = -0.12: DAM_2: γ=21kn/m 3, c= 5 kpa, φ=40⁰ (F.S.=1.004) Αποτελέσματα Κρίσιμης Επιτάχυνσης κατάντη αναχώματος Κρίσιμη επιτάχυνση είναι αυτή που οδηγεί το πρανές σε μία κατάσταση οριακής ισορροπίας και ο συντελεστής ασφαλείας ισούται με τη μονάδα. Όσο μικρότερη είναι η τιμή της κρίσιμης επιτάχυνσης τόσο μικρότερος θα είναι και ο συντελεστής ασφαλείας άρα θα έχουμε εμφάνιση μεγαλύτερων μετακινήσεων στο πρανές. 98

113 Για DAM_2: γ=21kn/m 3, c= 5 kpa, φ=35⁰ η κρίσιμη επιτάχυνση ώστε ο συντελεστής ασφαλείας F.S.=1 είναι a h = 0.18g. Εικόνα 5.13 Κρίσιμη επιτάχυνση a h = 0.18g για DAM_2: γ=21kn/m 3, c= 5 kpa, φ=35⁰ Για DAM_2: γ=21kn/m 3, c= 5 kpa, φ=38⁰ η κρίσιμη επιτάχυνση ώστε ο συντελεστής ασφαλείας F.S.=1 είναι a h = 0.23g. Εικόνα 5.14 Κρίσιμη επιτάχυνση a h = 0.23g για DAM_2: γ=21kn/m 3, c= 5 kpa, φ=38⁰ 99

114 Για DAM_2: γ=21kn/m 3, c= 5 kpa, φ=40⁰ η κρίσιμη επιτάχυνση ώστε ο συντελεστής ασφαλείας F.S.=1 είναι a h = 0.27g. Εικόνα 5.15 Κρίσιμη επιτάχυνση a h = 0.27g για DAM_2: γ=21kn/m3, c= 5 kpa, φ=40⁰ Συγκεντρωτικά τα αποτελέσματα των αναλύσεων παρουσιάζονται στον Πίνακα 5.2. Πίνακας 5.2 Κατάντη ανάχωμα - Αποτελέσματα αναλύσεων ευστάθειας για το κατάντη πρανές. Α/Α ΥΛΙΚΟ γ (kn/m³) c (kpa) φ(⁰) ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΕΣ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ Στατικές συνθήκες Σεισμικές συνθηκες ah=0.24, av=0.12 ah=0.24, av=-0.12 Κρίσιμη επιτάχυνση (F.S.=1) A S1 S2 a h (g) 1 DAM_ DAM_ DAM_ Παρατηρούμε μία διακύμανση της κρίσιμης επιτάχυνσης από 0.18g έως 0.27g καθώς αυξάνεται η τιμή της γωνίας τριβής. Επίσης αναφορικά με το συντελεστή ασφαλείας βλέπουμε η τιμή του να είναι πολύ κοντά στη μονάδα στην περίπτωση όπου έχουμε σεισμικές συνθήκες φόρτισης, κάτι που μας οδηγεί στο επόμενο βήμα για διερεύνηση της σεισμικής απόκρισης του αναχώματος. 100

115 Για την συνέχεια των αναλύσεων του αναχώματος λαμβάνουμε τα γεωτεχνικά χαρακτηριστικά της δεύτερης περίπτωσης, φ=38⁰, όπου προκύπτει συντελεστής ασφαλείας F.S. =1.637 και κρίσιμη επιτάχυνση ίση με 0.23g. 5.2 ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΤΗ ΜΕΘΟΔΟ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΔΙΑΦΟΡΩΝ: ΜΕ ΔΙΑΔΟΧΙΚΗ ΜΕΙΩΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΑΝΤΟΧΗΣ To FLAC2D (Itasca Consulting Group (2011)) είναι ένα δισδιάστατο πρόγραμμα πεπερασμένων διαφορών. Αυτό το πρόγραμμα προσομοιώνει τη συμπεριφορά των δομών που δημιουργήθηκαν από έδαφος, βράχο ή άλλα υλικά, τα οποία μπορεί να υποβληθούν σε πλαστική ροή όταν φθάσουν σε οριακή κατάσταση αντοχής. Τα υλικά αυτά προσομοιώνονται με στοιχεία ή ζώνες, που σχηματίζουν ένα πλέγμα που ρυθμίζεται από το χρήστη για να ταιριάζει στο σχήμα του αντικειμένου που πρόκειται να μοντελοποιηθεί. Κάθε στοιχείο συμπεριφέρεται σύμφωνα με ένα προκαθορισμένη γραμμικό ή μη γραμμικό νόμο τάσης / παραμόρφωσης για την παραλαβή των δυνάμεων που εφαρμόζονται ή των αντιδράσεων των ορίων. Το υλικό μπορεί να αναπτύξει αντοχές και να εμφανίσει ροή, το πλέγμα μπορεί να παραμορφωθεί (σε κατάσταση μεγάλης έντασης) και να κινηθεί με το υλικό που προσομοιώνει. Το Lagrangian σύστημα υπολογισμού και η τεχνική οριοθέτησης μικτής διακριτοποίησης που χρησιμοποιούνται στο FLAC εξασφαλίζουν ότι η πλάστιμη κατάρρευση και η ροή προσομοιώνονται με μεγάλη ακρίβεια. Επίσης εφόσον πρόκειται για δισδιάστατου τύπου υπολογισμούς, αυτοί μπορούν να γίνουν χωρίς υπερβολικές απαιτήσεις μνήμης. Τα μειονεκτήματα αυτού του μοντέλου (δηλαδή μικρό περιορισμό του χρονικού βήματος και το ζήτημα της απαιτούμενης απόσβεσης) έχουν ξεπεραστεί σε κάποιο βαθμό από την αυτόματη κλιμάκωση της αδράνειας και την αυτόματη απόσβεση που δεν επηρεάζουν την κατάσταση αστοχίας. Η μέθοδος της διαδοχικής μείωσης των παραμέτρων αντοχής χρησιμοποιείται από το πρόγραμμα FLAC, μέσω του οποίου θα γίνουν οι παρακάτω αναλύσεις και μπορεί να εκτελεστεί αυτόματα. Η «Τεχνική μείωσης αντοχής» αναφέρεται ουσιαστικά στη σταδιακή μείωση της αντοχής σε διάτμηση του υλικού για να φέρει το πρανές σε μια κατάσταση οριακής ισορροπίας, όπου ο συντελεστής ασφαλείας θα ισούται με τη μονάδα. Σε αυτή την περίπτωση, ο συντελεστής ασφαλείας F ορίζεται σύμφωνα με το εξισώσεις: 101

116 [5.4] [5.5] Η μέθοδος μείωση της αντοχής που εφαρμόζεται στο FLAC μας δίνει πάντα μια έγκυρη λύση, στη περίπτωση ενός ασταθούς φυσικού συστήματος, το FLAC εμφανίζει απλά μία διαρκή κίνηση στο μοντέλο. Η επίλυση μέσω της επαναληπτικής διαδικασίας, η οποία συχνά χρησιμοποιείται στην μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων, δεν χρησιμοποιείται εδώ. Η μέθοδος μείωσης των παραμέτρων αντοχής μπορεί να εφαρμοστεί ουσιαστικά σε οποιοδήποτε μοντέλο αστοχίας και να υπολογίσει ένα συντελεστή ασφάλειας με βάση την αναγωγή μιας συγκεκριμένης ιδιότητας ή μιας ομάδας ιδιοτήτων. Η μέθοδος χρησιμοποιείται εκτεταμένα στα πλαίσια του ελαστοπλαστικού καταστατικού νόμου Mohr-Coulomb και κυρίως με ταυτόχρονη μείωση της συνοχής και της γωνίας τριβής. Η αντοχή σε εφελκυσμό σ t, μπορεί επίσης να συμπεριληφθεί στις παραμέτρους μείωσης της μεθόδου. Οι ιδιότητες της αντοχής σε εφελκυσμό υπολογίζεται κατά τρόπο παρόμοιο με εκείνον που χρησιμοποιείται για τη γωνία τριβής και τη συνοχή. Η εξίσωση για τη μείωση της αντοχής σε εφελκυσμό είναι: [5.6] Τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του κατάντη αναχώματος που χρησιμοποιούνται για την ανάλυση μέσω του FLAC παρουσιάζονται στη συνέχεια, ενώ οι γεωτεχνικοί παράμετροι είναι αυτοί που επιλέχθηκαν και στην παραπάνω ανάλυση οριακής ισορροπίας: Συνολικό μήκος: m Ύψος του αναχώματος: 63 m και 90 m στο ανάντη και κατάντη πρανές αντίστοιχα Ύψος του υποβάθρου: 122 m στην αριστερή πλευρά του αναχώματος και 70 m δεξιά του 102

117 Εικόνα 5.16 Σχηματική τομή κατάντη αναχώματος μέσω του προγράμματος FLAC ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΜΕΘΟΔΟΥ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΔΙΑΦΟΡΩΝ ΚΑΤΑΝΤΗ ΑΝΑΧΩΜΑΤΟΣ Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων της ευστάθειας του κατάντη αναχώματος όπως προκύπτουν μέσω του λογισμικού FLAC. Ο συντελεστής ασφαλείας υπό στατικές συνθήκες φόρτισης υπολογίζεται ίσος με F.S.=1.537 (Εικόνα 5.17). Εικόνα 5.17 Συντελεστής ασφαλείας υπό στατικές συνθήκες F.S.=1.537 Στην παρακάτω Εικόνα 5.18 φαίνεται η επιφάνεια ολίσθησης όπως προκύπτει υπό στατικές συνθήκες φόρτισης στο κατάντη πρανές του αναχώματος DAM_2 Εικόνα 5.18 Εμφάνιση επιφάνειας ολίσθησης υπό στατικές συνθήκες φόρτισης 103

118 Παρατηρούμε λοιπόν μία ικανοποιητική σύγκλιση των δύο τιμών του συντελεστή ασφαλείας όπως υπολογίστηκε με τις δύο μεθόδους ανάλυσης, της οριακής ισορροπίας (F.S.=1.637) και των πεπερασμένων διαφορών (F.S.=1.537), με διαφορά μικρότερη του 10%, αποδεκτή και από τη βιβλιογραφία. 104

119 6. ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΑΝΑΧΩΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΜΕΘΟΔΟ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΔΙΑΦΟΡΩΝ 6.1 ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΚΑΤΑΝΤΗ ΑΝΑΧΩΜΑΤΟΣ - ΠΑΡΑΔΟΧΕΣ Οι δισδιάστατες αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν στο πρόγραμμα πεπερασμένων διαφορών FLAC2D (Itasca, 2011) που χρησιμοποιεί μια πλήρως μη γραμμική μέθοδο, όπως και κάποιες μονοδιάστατες ελαστικές και ανελαστικές αναλύσεις όπως παρουσιάζονται στη συνέχεια, ώστε να γίνει επαλήθευση των αποτελεσμάτων και να ελεγχθεί η αξιοπιστία του αριθμητικού προσομοιώματος. Ο κώδικας FLAC2D (Itasca, 2011) χρησιμοποιεί για την επίλυση των πλήρων εξισώσεων της κίνησης τη μέθοδο των πεπερασμένων διαφορών. Οι μάζες, οι οποίες υπολογίζονται από την πραγματική πυκνότητα των γειτονικών στοιχείων, συγκεντρώνονται στους κόμβους. Εικόνα 6.1 Σχηματική τομή κατάντη αναχώματος μέσω του προγράμματος FLAC Εικόνα 6.2 Προσομοίωμα κατάντη αναχώματος στο FLAC Το προσομοίωμα έχει συνολικό μήκος 1274,5 m ενώ το ύψος του αναχώματος είναι 63 m και 90 m στο ανάντη και κατάντη πρανές αντίστοιχα. Ενώ τα ύψος του υποβάθρου που επιλέχθηκε είναι 122 m στην αριστερή πλευρά του αναχώματος και 70 m δεξιά του. Ο κάνναβος αποτελείται από τετράκομβα στοιχεία περίπου τον αριθμό- των οποίων οι διαστάσεις ποικίλουν ανάλογα με τις ιδιότητες του εδαφικού μέσου και το συχνοτικό περιεχόμενο του παλμού εισαγωγής. Για την ακριβή αναπαράσταση της διάδοση των σεισμικών κυμάτων τα στοιχεία του καννάβου θα πρέπει να έχουν μέγεθος μικρότερο από το1/8 1/10 του μήκους κύματος που αντιστοιχεί στη μέγιστη συχνότητα της 105

120 κίνησης εισαγωγής (Kuhlemeyer & Lysmer, 1973). Η διακριτοποίηση που επιλέχθηκε επιτρέπει κυματισμούς με μέγιστη συχνότητα 10 Hz να διέρχονται απρόσκοπτα μέσω του καννάβου. Στα πλευρικά όρια η διακριτοποίηση είναι πιο αραιή σε σχέση με την περιοχή κοντά στο πρανές. Επίσης, η κατακόρυφη διάστασή του είναι μικρότερη στην ανώτερη εδαφική στρώση και μέγιστη στην κατώτερη εδαφική στρώση. Τα εδαφικά υλικά των ανώτερων στρώσεων ακολουθούν ελαστοπλαστικό καταστατικό νόμο με κριτήριο αστοχίας Mohr-Coulomb, ενώ το βραχώδες υπόβαθρο ακολουθεί το νόμο της γραμμικής ελαστικότητας. Όλα τα υλικά έχουν επιλεχθεί έτσι ώστε να αντιπροσωπεύουν τη δυναμική απόκριση του εδάφους. Το μοντέλο αποτελείται από τέσσερα διαφορετικά εδαφικά υλικά - στρώσεις: το βραχώδες υπόβαθρο, μία ενδιάμεση - επιφανειακή στρώση και τα δύο μέρη του αναχώματος. Το βραχώδες υπόβαθρο (Ab - Αμφιβολίτες και αμφιβολιτικοί Γνεύσιοι) με ταχύτητα διάδοσης των διατμητικών κυμάτων Vs=1600 m sec βρίσκεται σε βάθος 70 m από την ελεύθερη επιφάνεια στην δεξιά πλευρά και 122 m στην αριστερή και το πάχος του κυμαίνεται από 55 m έως 107 m αντίστοιχα. Ανάμεσα στο βραχώδες υπόβαθρο και το ανάχωμα υπάρχει μία ενδιάμεση - επιφανειακή στρώση (Abw, Αμφιβολίτες και αμφιβολιτικοί Γνεύσιοι μετρίως έως πολύ κερματισμένοι και μετρίως αποσαθρωμένοι) με Vs=800 m sec, πάχους 15m. Και τα δύο τμήματα του αναχώματος, το ανάντη και κατάντη πρανές, DAM_1 και DAM_2 αντίστοιχα με Vs=350 m sec. Της δυναμικής ανάλυσης προηγείται μια στατική που στόχο έχει την εξισορρόπηση των τάσεων. Η κατάσταση της αρχικής ισορροπίας πραγματοποιείται αυτόματα από το FLAC και για να συνεχιστεί η ανάλυση θα πρέπει να ελεγχθεί και να γίνει αποδεκτή από το χρήστη. Τα εδαφικά υλικά που χρησιμοποιήθηκαν και οι ιδιότητές τους φαίνονται παρακάτω στον Πίνακα

121 Πίνακας 6.1 Ιδιότητες εδαφικών υλικών που χρησιμοποιήθηκαν στο προσομοίωμα DAM_1 DAM_2 Ab - W Ab Πυκνότητα (kg/m 3 ) Μέτρο ελαστικότητας Young's (MPa) Λόγος του Poisson Στραγγισμένο μέτρο μεταβολής όγκου K (MPa) Μέτρο διάτμησης G (MPa) Συνοχή c (kpa) Γωνία τριβής φ ( ) K + 4G/ Ταχύτητα P κυμάτων Vp (m/sec) Ταχύτητα διατμητικών κυμάτων Vs (m/sec) Μέγιστο επιτρεπόμενο μέγεθος ζώνης (m) Μέγιστη επιτρεπόμενη συχνότητα (Hz) Διατμητική τάση σ s (MPa) Επιπλέον του καταστατικού νόμου τάσης-παραμόρφωσης, χρησιμοποιήθηκε απόσβεση τύπου Rayleigh για την προσεγγιστική αναπαράσταση της κυκλικής διάχυσης ενέργειας. Η τιμής της απόσβεσης αυτού του τύπου εξαρτάται γενικώς από τη συχνότητα, της οποίας, όμως, η επιρροή ελαχιστοποιείται στο εύρος των συχνοτήτων που απασχολούν το συγκεκριμένο πρόβλημα. Η απόσβεση τύπου Rayleigh εξαρτάται τόσο από τη μάζα όσο και από τη δυσκαμψία. Το μητρώο απόσβεσης [ ] έχει συνιστώσες ανάλογες των μητρώων μάζας [ ] και δυσκαμψίας [ ], μέσω των σταθερών απόσβεσης α και β (Rayleigh and Lindsay, 1945): [ ] [ ] [ ] Στη μέθοδο της επαλληλίας των ιδιομορφών και λόγω της ορθογωνικότητας των μητρώων μάζας και δυσκαμψίας, το ποσοστό της κρίσιμης απόσβεσης ή αλλιώς ο λόγος της κρίσιμης απόσβεσης για την i- οστή ιδιομορφή ενός πολυβάθμιου συστήματος για τη γωνιακή συχνότητα ω i είναι ξ i (Bathe and Wilson, 1976): ή ( ) 107

122 Στην Εικόνα 6.3 φαίνεται η διακύμανση του ποσοστού κρίσιμης απόσβεσης σε σχέση με τη γωνιακή συχνότητα ω i. Δίνονται τρεις καμπύλες, μία για τη συνιστώσα της μάζας, μία για τη συνιστώσα της δυσκαμψίας και μία για το άθροισμα των δύο παραπάνω συνιστωσών. Όπως φαίνεται, η ανάλογη της μάζας απόσβεση κυριαρχεί στις μικρότερες γωνιακές συχνότητες, ενώ η ανάλογη της δυσκαμψίας απόσβεση κυριαρχεί στις υψηλότερες. Η καμπύλη που αναπαριστά το άθροισμα των δύο παραπάνω συνιστωσών παρουσιάζει ελάχιστο στο σημείο: ( ) και ( ) ή και Επομένως, η κεντρική συχνότητα ορίζεται ως: Μπορεί να σημειωθεί ότι στη συχνότητα ω min (ή f min ) (και μόνον σε αυτή τη συχνότητα), η απόσβεση μάζας και η απόσβεση δυσκαμψίας προσφέρουν καθεμία τη μισή της συνολικής απόσβεσης. Εικόνα 6.3 Καθορισμός των παραμέτρων της απόσβεσης Rayleigh (ξ min και f min ) Η κεντρική συχνότητα f min επιλέγεται να βρίσκεται μεταξύ των φυσικών ιδιομορφών του μοντέλου f 1 και, με βάση την κοινή πρακτική (π.χ. Kwok et al., 2007) Οι αντίστοιχες τιμές της απόσβεσης τύπου Rayleigh στο FLAC λαμβάνονται τελικά 1% στο βραχώδες υπόβαθρο και 3% στις υπερκείμενες στρώσεις. 108

123 Στα πλευρικά όρια του μοντέλου εφαρμόστηκαν όρια ελεύθερου πεδίου (free-field). Το μοντέλο ουσιαστικά συνδέεται στα άκρα του με δύο κατακόρυφους καννάβους (στήλες μοναδιαίου πλάτους) ελεύθερου πεδίου μέσω ιξωδών αποσβεστήρων, οι οποίοι επιτρέπουν την αναλλοίωτη διάδοση των κυμάτων στα όρια, καθώς εξασφαλίζουν συνθήκες όμοιες με εκείνες ενός άπειρου μοντέλου. Στη βάση εφαρμόζεται ιξώδες απορροφητικό όριο (quiet boundary), το οποίο αποτελείται από αποσβεστήρες συνδεδεμένους ανεξάρτητα τόσο στην κατακόρυφη όσο και την οριζόντια διεύθυνση (Lysmer & Kuhlemeyer, 1969). Εικόνα 6.4 Συνθήκες προσομοίωσης πλευρικών ορίων και βάσης Όταν η χρονοϊστορία της κίνησης πρόκειται να εισαχθεί στο ίδιο όριο με αυτό που έχουν εφαρμοστεί συνθήκες ιξώδους απορροφητικού ορίου, θα πρέπει να μετατρέπεται σε φόρτιση τάσης με βάση την παρακάτω σχέση: σ σ ρ ρ όπου σ n και σ s ρ C p και C s η εφαρμοζόμενη ορθή και διατμητική τάση αντίστοιχα η πυκνότητα του υλικού η ταχύτητα των ορθών (P) και διατμητικών (S) κυμάτων αντίστοιχα v n και v s η εισαγόμενη ορθή και διατμητική σωματιδιακή ταχύτητα αντίστοιχα 109

124 Ο συντελεστής 2 στην παραπάνω εξίσωση λαμβάνει υπόψη το γεγονός ότι το ιξώδες απορροφητικό όριο απορροφά τη μισή ενέργεια εισαγωγής, επομένως η τάση θα πρέπει να διπλασιαστεί. Εικόνα 6.5 Απεικόνιση των ορίων ελεύθερου πεδίου και των ιξωδών απορροφητικών ορίων στο FLAC για την περίπτωση εύκαμπτης βάσης (Itasca, 2011) 6.2 ΣΕΙΣΜΙΚΕΣ ΔΙΕΓΕΡΣΕΙΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ Η διέγερση αποτελείται από κατακορύφως διαδιδόμενα SV κύματα και αντιστοιχούν σε επιφανειακή εμφάνιση βράχου. Έχουν επιλεχθεί δέκα πραγματικές καταγραφές από τη βάση δεδομένων SHARE (Seismic Hazard Harmonization in Europe, (Πίνακας 6.2), οι οποίες έχουν υποστεί διόρθωση γραμμής βάσης (baseline correction) και φιλτράρισμα ώστε να εξασφαλιστεί η ακριβής αναπαράσταση της διάδοσης των κυμάτων μέσα στο μοντέλο. Συγκεκριμένα, εφαρμόστηκε ζωνοπερατό φίλτρο Butterworth 4ης τάξης στο εύρος συχνοτήτων από έως και γραμμικού τύπου διόρθωση γραμμής βάσης σε όλες τις καταγραφές με τη χρήση του λογισμικού SeismoSignal (SeismoSoft Ltd, SeismoSignal v5 2012). Επιπλέον, λόγω της ενδόσιμης βάσης που χρησιμοποιείται στον μοντέλο, η κάθε διέγερση εισαγωγής αντιστοιχεί στο ανοδικό κυματικό πεδίο το οποίο λαμβάνεται μισό της στοχευόμενη επιφανειακής κίνησης βράχου (Mejia and Dawson, 2006). 110

125 acceleration (m/s2) acceleration (m/s2) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ Πίνακας 6.2 Επιλεγμένες καταγραφές που χρησιμοποιούνται στις δυναμικές αναλύσεις R Σεισμός (km) Καλαμάτα, Ελλάδα (μετασεισμός) Άνω Λιόσια, Ελλάδα M W Κοζάνη, Ελλάδα 1995 (μετασεισμός) Friuli, Ιταλία Όνομα σταθμού Κυπαρίσσια (Αγροτική Τράπεζα) Αθήνα 4 (Κυψέλη) Χρώμιο (κτίριο κοινότητας) Tolmezzo (Diga Ambiesta) V s,30 Κωδικός βάσης (m/s) δεδομένων 778 ESMD 126_H1 934 ESMD 335_H1 623 ISESD_1210_H ITACA_16_H1 Friuli, Ιταλία 1976 (μετασεισμός) Tarcento 901 ITACA_116_H1 Umbria Marche, Ιταλία Norcia 681 ITACA_491_H2 (μετασεισμός) App. Lucano, Ιταλία Lauria Galdo 603 ITACA_613_H San Fernando, ΗΠΑ Coyote Lake, ΗΠΑ Morgan Hill, ΗΠΑ Lake Hughes # NGA_71_H2 Gilroy Array #6 663 NGA_150_H2 Gilroy Array #6 663 NGA_459_H2 Παρακάτω παρουσιάζονται οι επιλεγμένες χρονοϊστορίες διεγέρσεων: 1 ESMD_126_H1 1.5 ESMD_335_H t (sec) t (sec) 111

126 acceleration (m/s2) acceleration (m/s2) acceleration (m/s2) acceleration (m/s2) acceleration (m/s2) acceleration (m/s2) acceleration (m/s2) acceleration (m/s2) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ 1.5 ITACA_116_H1 2 ITACA_491_H t (sec) t (sec) 1.5 ISESD_1210_H1 4 ITACA_16_H t (sec) -4 t (sec) 3 ITACA_613_H2 4 NGA_150_H t (sec) -4 t (sec) 4 NGA_459_H2 4 NGA_71_H t (sec) -4 t (sec) Εικόνα 6.6 Χρονοϊστορίες διεγέρσεων των δέκα πραγματικών καταγραφών 112

127 Εικόνα 6.7 Κανονικοποιημένα φάσματα απόκρισης των κινήσεων εισαγωγής συγκριτικά με το ελαστικό φάσμα σχεδιασμού για έδαφος κατηγορίας A (βράχος) σύμφωνα με τον Ευρωκώδικα 8 Επιπλέον χρησιμοποιήθηκαν οι δύο καταγραφές με κωδική ονομασία NGA_765_Η1 και ΙΤΑCA_613_Η2, οι οποίες τροποποιούνται κατάλληλα τόσο ως προς το πλάτος, όσο και ως προς το συχνοτικό περιεχόμενο, ώστε το φάσμα απόκρισης της να πλησιάσει τα προτεινόμενα φάσματα απόκρισης για την περιοχή του Στρατωνίου, έτσι όπως προέκυψαν από πρόσφατα αποτελέσματα του ευρωπαϊκού ερευνητικού προγράμματος SHARE (Giardini et al., 2013), τα οποία θα αποτελέσουν και την βάση του νέου χάρτη σεισμικής επικινδυνότητας της Ευρώπης και της Ελλάδος. Η αναγωγή της χρονοϊστορίας γίνεται για τα προτεινόμενα φάσματα απόκρισης τα οποία αντιστοιχούν σε περίοδο επαναφοράς 475, 975 (για την καταγραφή NGA_765_Η1) και 2475 χρόνων (για την καταγραφή ΙΤΑCA_613_Η2), με τη βοήθεια του κώδικα Seismomatch (Seismosoft, 2013). Οι τελικώς χρησιμοποιούμενες χρονοϊστορίες επιτάχυνσης, για την περίπτωση αυτή, παρουσιάζονται στη συνέχεια, Εικόνα 6.7, ενώ στην Εικόνα 6.8 συγκρίνονται τα φάσματα απόκρισης αυτών με τα προτεινόμενα. 113

128 a (g) a (g) a (g) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ 3 NGA_765_H1_475_SHARE t (sec) NGA_765_H NGA_765_H1_975_SHARE NGA_765_H1 t (sec) 8 ITACA_613_H2_2475_SHARE t (sec) ITACA_613_H2 Εικόνα 6.8 Τροποποιημένες χρονοϊστορίες επιτάχυνσης: NGA_765_Η1 και ΙΤΑCA_613_Η2 με βάση τα προτεινόμενα φάσματα απόκρισης του SHARE για την περιοχή του Στρατωνίου 114

129 Sa (g) Sa (g) Sa (g) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ target_share_475 years fit T (sec) target_share_975 years fit T (sec) target_share_2475 years T (sec) Εικόνα 6.9 Σύγκριση των φασμάτων απόκρισης των NGA_765_Η1 (475,975 χρόνια) και ΙΤΑCA_613_Η2 (2475 χρόνια) με τα προτεινόμενα 115

130 Οι δέκα επιλεγμένες χρονοϊστορίες (Πίνακας 6.2) ανάγονται σε επίπεδο μέγιστης επιτάχυνσης (PGA) 0,5g και 0,65g. Γενικότερα μελετώνται τρία σεισμικά σενάρια (για τις 10 πραγματικές καταγραφές και τις 2 τοποποιημένες) για χρονική περίοδο επαναφοράς 475, 975, 2475 χρόνων όπως παρουσιάζονται παρακάτω: Πίνακας 6.3 Σεισμικά σενάρια T m (έτη) ΣΕΙΣΜΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ 1: 475 ΣΕΙΣΜΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ 2: 975 PGA 0.5g/ share (0.28g) 0.65g / share (0.38g) ΣΕΙΣΜΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ 3: 2475 share (0.67g) Σημειώνεται ότι οι χρονοϊστορίες των επιταχύνσεων στη βάση ολοκληρώνονται για να ληφθούν ταχύτητες, οι οποίες με τη σειρά τους μετατρέπονται σε χρονοϊστορίες τάσης, όπως εξηγήθηκε παραπάνω. Όλα τα αποτελέσματα υπέστησαν εκ νέου φιλτράρισμα και διόρθωση γραμμής βάσης στο SeismoSignal, με τον ίδιο τρόπο όπως και οι καταγραφές. 6.3 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΑΝΑΛΥΣΕΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΒΑΘΜΟΝΟΜΙΣΗΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΑΞΙΟΠΙΣΤΙΑΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑΤΟΣ ΕΛΑΣΤΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ Στην ενότητα αυτή δίνονται τα αποτελέσματα της σύγκρισης των ελαστικών αναλύσεων που πραγματοποιήθηκαν με τα προγράμματα FLAC και ΕΕRA. Αρχικά, γίνεται σύγκριση των χρονοϊστοριών των επιταχύνσεων στην επιφάνεια για τα πλήρως ελαστικά υλικά, όπως αυτές υπολογίστηκαν με το FLAC και το EERA, σε συνθήκες ελεύθερου πεδίου αριστερά (σημείο 33) και δεξιά (σημείο 40) στην ελεύθερη επιφάνεια για διέγερση ISESD_1210_H1 _0,3g. 116

131 Acceleration (g) Acceleration (g) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ Παρατηρείται ότι οι χρονοϊστορίες πρακτικά ταυτίζονται στις δύο περιπτώσεις, επαληθεύοντας την αξιοπιστία του αριθμητικού ελαστικού προσομοιώματος σε συνθήκες ελεύθερου πεδίου Σημείο 33 -ISESD_1210_H Time (sec) EERA FLAC Εικόνα 6.10 Σύγκριση Flac - EERA (ισοδύναμη γραμμική ανάλυση) για το σημείο 33 της ελεύθερης επιφάνειας αριστερά και για τη διέγερση ISESD_1210_H1 (elastic_03g_left) Σημείο 40 - ISESD_1210_H EERA FLAC Time (sec) Εικόνα 6.11 Σύγκριση Flac - EERA (ισοδύναμη γραμμική ανάλυση) για το σημείο 40 της ελεύθερης επιφάνειας δεξιά και για τη διέγερση ISESD_1210_H1 (elastic_03g_left) 117

132 Acceleration (g) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ Στη συνέχεια, γίνεται σύγκριση των χρονοϊστοριών των επιταχύνσεων στην επιφάνεια για ελαστικά υλικά, λαμβάνοντας υπόψιν την απόσβεση, όπως αυτές υπολογίστηκαν με το FLAC και το EERA. Στο EERA λαμβάνεται σταθερή απόσβεση και μέτρο διάτμησης των υλικών, ενώ στο FLAC χρησιμοποιείται ο καταστατικός νόμος Mohr-Coulomb και απόσβεση τύπου Rayleigh. Παρακάτω φαίνονται τα αποτελέσματα της σύγκρισης για την χρονοϊστορία ISESD_1210_H1 για 0,3g. Παρατηρείται ότι οι χρονοϊστορίες πρακτικά ταυτίζονται στις δύο περιπτώσεις, επαληθεύοντας την αξιοπιστία του αριθμητικού ελαστικού προσομοιώματος σε συνθήκες ελεύθερου πεδίου και στην περίπτωση όπου λαμβάνεται υπόψιν η απόσβεση. Σημείο 33 -ISESD_1210_H Time (sec) EERA FLAC Εικόνα 6.12 Σύγκριση Flac - EERA (ισοδύναμη γραμμική ανάλυση) για το σημείο 33 της ελεύθερης επιφάνειας αριστερά και για τη διέγερση ISESD_1210_H1, με απόσβεση (elastic_03g_left_rayl) 118

133 Acceleration (g) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ 0.4 Σημείο 40 - ISESD_1210_H EERA FLAC Time (sec) Εικόνα 6.13 Σύγκριση Flac - EERA (ισοδύναμη γραμμική ανάλυση) για το σημείο 40 της ελεύθερης επιφάνειας δεξιά και για τη διέγερση ISESD_1210_H1, με απόσβεση (elastic_03g_left_rayl) ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΑΝΕΛΑΣΤΙΚΩΝ ΑΝΑΛΥΣΕΩΝ ΜΕΓΙΣΤΕΣ ΟΡΙΖΟΝΤΙΕΣ ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΕΙΣ Εικόνα 6.14 Σημεία στα οποία λαμβάνονται αποτελέσματα επιταχύνσεων και μετακινήσεων 119

134 Πίνακας 6.4 Μέγιστες επιταχύνσεις των διαφόρων σημείων για Σεισμικό Σενάριο 1 ΣΕΙΣΜΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ 1 Μέγιστη επιτάχυνση (m/s 2 ) επιλεγμένων σημείων ISESD_1210_H ESMD_126_H ESMD_335_H ITACA_16_H ITACA_116_H ITACA_491_H ITACA_613_H NGA_71_H NGA_150_H NGA_459_H NGA_765_H1_SHARE_ Average Standard deviation Πίνακας 6.5 Μέγιστες επιταχύνσεις των διαφόρων σημείων για Σεισμικό Σενάριο 2 ΣΕΙΣΜΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ 2 Μέγιστη επιτάχυνση (m/s 2 ) επιλεγμένων σημείων ISESD_1210_H ESMD_126_H ESMD_335_H ITACA_16_H ITACA_116_H ITACA_491_H ITACA_613_H NGA_71_H NGA_150_H NGA_459_H NGA_765_H1_SHARE_ Average Standard deviation

135 Πίνακας 6.6 Μέγιστες επιταχύνσεις των διαφόρων σημείων για Σεισμικό Σενάριο 3 ΣΕΙΣΜΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ 3 Μέγιστη επιτάχυνση (m/s 2 ) επιλεγμένων σημείων ITACA_613_H2_SHARE_ ΜΕΓΙΣΤΕΣ ΜΕΤΑΚΙΝΗΣΕΙΣ Πίνακας 6.7 Μέγιστες μετακινήσεις για Σεισμικό Σενάριο 1 ΣΕΙΣΜΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ 1 Max disp._vector (m) Max x-disp.(m) ISESD_1210_H ESMD_126_H ESMD_335_H ITACA_16_H ITACA_116_H ITACA_491_H ITACA_613_H NGA_71_H NGA_150_H NGA_459_H NGA_765_H1_SHARE_ Average Standard deviation

136 Πίνακας 6.8 Μέγιστες μετακινήσεις για Σεισμικό Σενάριο 2 ΣΕΙΣΜΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ 2 Max disp._vector (m) Max x-disp.(m) ISESD_1210_H ESMD_126_H ESMD_335_H ITACA_16_H ITACA_116_H ITACA_491_H ITACA_613_H NGA_71_H NGA_150_H NGA_459_H NGA_765_H1_SHARE_ Average Standard deviation Πίνακας 6.9 Μέγιστες μετακινήσεις για Σεισμικό Σενάριο 3 ΣΕΙΣΜΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ 3 Max disp._vector (m) Max x-disp.(m) ITACA_613_H2_SHARE_ Εικόνα 6.15 Μέγιστη μετακίνηση για διέγερση NGA_459_H2_0,65g 122

137 Εικόνα 6.16 Μέγιστη οριζόντια μετακίνηση για διέγερση NGA_459_H2_0,65g ΧΡΟΝΟΪΣΤΟΡΙΕΣ ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗΣ ΚΑΘ ΥΨΟΣ ΚΑΤΑΚΟΡΥΦΩΝ ΤΟΜΩΝ ΤΟΥ ΑΝΑΧΩΜΑΤΟΣ Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα αποτελέσματα σε επίπεδο επιταχύνσεων καθ ύψος τριών κατακόρυφων τομών στο σώμα του αναχώματος για τα διάφορα σημεία που επιλέχθηκαν, από τη βάση του υποβάθρου έως την ελεύθερη επιφάνεια. Οι τομές που ελήφθησαν είναι: η τομή Α-Α στο ανάντη πρανές, η τομή Κ-Κ στο κατάντη πρανές και η τομή Σ-Σ στη στέψη του αναχώματος. Εικόνα 6.17 Κατακόρυφες τομες στο ανάντη πρανές (Α-Α), στη στέψη (Σ-Σ) και στο κατάντη πρανές (Κ-Κ) του αναχώματος 123

138 Acceleration (m/s 2 ) Acceleration (m/s 2 ) Acceleration (m/s 2 ) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ Σεισμικό σενάριο 1 - Τομής Α-Α του ανάντη πρανούς του αναχώματος: NGA_459_H2_0.5g_point 6 PGA=2.7 m/s t (sec) NGA_459_H2_0.5g_point 16 PGA=3.8 m/s t (sec) NGA_459_H2_0.5g_point 26 PGA=7.1 m/s t (sec) 124

139 Acceleration (m/s 2 ) Acceleration (m/s 2 ) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ NGA_459_H2_0.5g_point 36 PGA=8.4 m/s t (sec) Εικόνα 6.18 Χροινοϊστορίες επιταχύνσεων στην Τομή Α-Α για σεισμικό σενάριο 1 Σεισμικό σενάριο 1 - Τομής Σ-Σ στη στέψη του αναχώματος: NGA_459_H2_0.5g_point 49 PGA=2.7 m/s t (sec) 125

140 Acceleration (m/s 2 ) Acceleration (m/s 2 ) Acceleration (m/s 2 ) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ NGA_459_H2_0.5g_point 48 PGA=3.7 m/s t (sec) NGA_459_H2_0.5g_point 47 PGA=4.9 m/s t (sec) NGA_459_H2_0.5g_point 202 PGA=7.6 m/s t (sec) Εικόνα 6.19 Χροινοϊστορίες επιταχύνσεων στην Τομή Σ-Σ για σεισμικό σενάριο 1 126

141 Acceleration (m/s 2 ) Acceleration (m/s 2 ) Acceleration (m/s 2 ) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ Σεισμικό σενάριο 1 - Τομής Κ-Κ του κατάντη πρανούς του αναχώματος: NGA_459_H2_0.5g_point 59 PGA=2.7 m/s t (sec) NGA_459_H2_0.5g_point 58 PGA=3.8 m/s t (sec) NGA_459_H2_0.5g_point 57 PGA=4.9 m/s t (sec) 127

142 Acceleration (m/s 2 ) Acceleration (m/s 2 ) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ NGA_459_H2_0.5g_point 204 PGA=7.0 m/s t (sec) NGA_459_H2_0.5g_point 56 PGA=6.15 m/s t (sec) Εικόνα 6.20 Χροινοϊστορίες επιταχύνσεων στην Τομή Κ-Κ για σεισμικό σενάριο 1 128

143 Acceleration (m/s 2 ) Acceleration (m/s 2 ) Acceleration (m/s 2 ) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ Σεισμικό σενάριο 2 - Τομής Α-Α του ανάντη πρανούς του αναχώματος: ΚNGA_459_H2_0.65g_point 6 PGA=3.6 m/s t (sec) NGA_459_H2_0.65g_point 16 PGA=4.9 m/s t (sec) NGA_459_H2_0.65g_point 26 PGA=8.9 m/s t (sec) 129

144 Acceleration (m/s 2 ) Acceleration (m/s 2 ) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ NGA_459_H2_0.65g_point 36 PGA=8.5 m/s t (sec) Εικόνα 6.21 Χροινοϊστορίες επιταχύνσεων στην Τομή Α-Α για σεισμικό σενάριο 2 Σεισμικό σενάριο 2 - Τομής Σ-Σ στη στέψη του αναχώματος: NGA_459_H2_0.65g_point 49 PGA=3.5 m/s t (sec) 130

145 Acceleration (m/s 2 ) Acceleration (m/s 2 ) Acceleration (m/s 2 ) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ NGA_459_H2_0.65g_point 48 PGA=4.8 m/s t (sec) NGA_459_H2_0.65g_point 47 PGA=6.6 m/s t (sec) NGA_459_H2_0.65g_point 202 PGA=9.8 m/s t (sec) Εικόνα 6.22 Χροινοϊστορίες επιταχύνσεων στην Τομή Σ-Σ για σεισμικό σενάριο 2 131

146 Acceleration (m/s 2 ) Acceleration (m/s 2 ) Acceleration (m/s 2 ) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ Σεισμικό σενάριο 2 - Τομής Κ-Κ του κατάντη πρανούς του αναχώματος: NGA_459_H2_0.65g_point 59 PGA=3.3 m/s t (sec) NGA_459_H2_0.65g_point 58 PGA=4.8 m/s t (sec) NGA_459_H2_0.65g_point 57 PGA=7.3 m/s t (sec) 132

147 Acceleration (m/s 2 ) Acceleration (m/s 2 ) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ NGA_459_H2_0.65g_point 204 PGA=6.6 m/s t (sec) NGA_459_H2_0.65g_point 56 PGA=9.1 m/s t (sec) Εικόνα 6.23 Χροινοϊστορίες επιταχύνσεων στην Τομή Κ-Κ για σεισμικό σενάριο 2 133

148 Acceleration (m/s 2 ) Acceleration (m/s 2 ) Acceleration (m/s 2 ) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ Σεισμικό σενάριο 3 - Τομής Α-Α του ανάντη πρανούς του αναχώματος: ITACA_613_H2_SHARE_2475_point 6 PGA=2.6 m/s t (sec) ITACA_613_H2_SHARE_2475_point 16 PGA=5.0 m/s t (sec) ITACA_613_H2_SHARE_2475_point 26 PGA=7.9 m/s t (sec) 134

149 Acceleration (m/s 2 ) Acceleration (m/s 2 ) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ ITACA_613_H2_SHARE_2475_point 36 PGA=8.1 m/s t (sec) Εικόνα 6.24 Χροινοϊστορίες επιταχύνσεων στην Τομή Α-Α για σεισμικό σενάριο 3 Σεισμικό σενάριο 3 - Τομής Σ-Σ στη στέψη του αναχώματος: ITACA_613_H2_SHARE_2475_point 49 PGA=2.5 m/s t (sec) 135

150 Acceleration (m/s 2 ) Acceleration (m/s 2 ) Acceleration (m/s 2 ) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ ITACA_613_H2_SHARE_2475_point 48 PGA=5.0 m/s t (sec) ITACA_613_H2_SHARE_2475_point 47 PGA=5.5 m/s t (sec) ITACA_613_H2_SHARE_2475_point 202 PGA=9.9 m/s t (sec) Εικόνα 6.25 Χροινοϊστορίες επιταχύνσεων στην Τομή Σ-Σ για σεισμικό σενάριο 3 136

151 Acceleration (m/s 2 ) Acceleration (m/s 2 ) Acceleration (m/s 2 ) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ Σεισμικό σενάριο 3 - Τομής Κ-Κ του κατάντη πρανούς του αναχώματος: ITACA_613_H2_SHARE_2475_point 59 PGA=2.6 m/s t (sec) ITACA_613_H2_SHARE_2475_point 58 PGA=5.0 m/s t (sec) ITACA_613_H2_SHARE_2475_point 57 PGA=5.4 m/s t (sec) 137

152 Acceleration (m/s 2 ) Acceleration (m/s 2 ) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΤΕΛΜΑΤΟΣ ITACA_613_H2_SHARE_2475_point 204 PGA=7.4 m/s t (sec) ITACA_613_H2_SHARE_2475_point 56 PGA=8.6 m/s2 PGA=8.6 m/s t (sec) Εικόνα 6.26 Χροινοϊστορίες επιταχύνσεων στην Τομή Κ-Κ για σεισμικό σενάριο 3 Οι χρονοϊστορίες αυτές που προέκυψαν για τα αντίστοιχα σημεία που επιλέχθηκαν από τη βάση του υποβάθρου έως την ελεύθερη επιφάνεια του αναχώματος, επιδεικνύουν την διακύμανση του μέγιστου πλάτους της επιτάχυνσης και του συχνοτικού περιεχομένου για τις κατακόρυφες αυτές τομές. Παρατηρείται μία αύξηση της PGA καθώς κινούμαστε από τη βάση του υποβάθρου προς την ελεύθερη επιφάνεια του αναχώματος, καθώς επίσης και αύξηση του συχνοτικού περιεχομένου. 138

153 7. ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΜΟΝΙΜΩΝ ΜΕΤΑΚΙΝΗΣΕΩΝ: ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΩΝ ΑΝΑΛΥΣΕΩΝ ΜΕ ΑΠΛΟΠΟΙΗΜΕΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΥΣ Στο κεφάλαιο αυτό επιχειρείται να γίνει μία σύγκριση σε επίπεδο μόνιμων οριζόντιων μετατοπίσεων των αριθμητικών αποτελεσμάτων που προέρχονται από την μη γραμμική δυναμική ανάλυση του FLAC με τις προβλεπόμενες μετατοπίσεις που προκύπτουν από απλοποιημένες μεθόδους, για την κρίσιμη επιφάνεια ολίσθησης όπως προέκυψε από τις αναλύσεις ευστάθειας σε στατικές συνθήκες, για τις διάφορες σεισμικές διεγέρσεις που έχουμε επιλέξει και για διαφορετικές τιμές της κρίσιμης επιτάχυνσης k y. Επίσης παρουσιάζεται μία σύγκριση των τριών απλοποιημένων μεθόδων, που εφαρμόζονται, μεταξύ τους. Ο στόχος είναι, αφενός, να ελέγξουμε την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων των αριθμητικών αναλύσεων και αφετέρου, να εκτιμηθεί η ικανότητα υπολογισμού μετακινήσεων των διαφορετικών απλοποιητικών προσεγγίσεων σε σχέση με μία πιο ακριβή αριθμητική ανάλυση. 7.1 ΜΟΝΙΜΕΣ ΟΡΙΖΟΝΤΙΕΣ ΜΕΤΑΚΙΝΗΣΕΙΣ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΟΛΙΣΘΗΣΗΣ ΜΕ ΤΗ ΜΕΘΟΔΟ ΤΩΝ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΔΙΑΦΟΡΩΝ Ο υπολογισμός των παραμενουσών μετακινήσεων της κρίσιμης επιφάνειας ολίσθησης έγινε με χρήση του προγράμματος FLAC, μέσω μονοδιάστατων δυναμικών αναλύσεων για την κατακόρυφη τομή του σχήματος σε συνθήκες ελεύθερου πεδίου, για τα διάφορα σεισμικά σενάρια και τις διάφορες σεισμικές διεγέρσεις που χρησιμοποιήθηκαν και στις προηγούμενες αναλύσεις. Η επιλογή της επιφάνειας ολίσθησης έγινε με βάση τα αποτελέσματα των αναλύσεων ευστάθειας σε στατικές συνθήκες του κατάντη αναχώματος που παρουσιάστηκαν στο κεφάλαιο 5. Έτσι επιλέχθηκε επιφάνεια ολίσθησης σε βάθος 14 m στη τομή όπως φαίνεται στην εικόνα που ακολουθεί. 139

154 Εικόνα 7.1 Επιλογή επιφάνειας ολίσθησης σε βάθος 14 m Επιφάνεια ολίσθησης σε βάθος 14m Εικόνα 7.2 Προσομοίωμα μονοδιάστατης εδαφικής στήλης στο FLAC 140

155 7.2 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΝΟΥΣΩΝ ΜΕΤΑΤΟΠΙΣΕΩΝ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΟΛΙΣΘΗΣΗ ΜΕ ΑΠΛΟΠΟΙΗΜΕΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΥΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το ανάλογο της ολισθαίνουσας μάζας που προτείνει ο Newmark (1965) εξακολουθεί να παρέχει την εννοιολογική βάση επί της οποίας έχουν αναπτυχθεί όλες οι μέθοδοι εκτίμησης των μετακινήσεων. Από τότε, ωστόσο, έχουν προταθεί αρκετές παραλλαγές της μεθόδου Newmark, με στόχο να δώσουν ακριβέστερες εκτιμήσεις της παραμένουσας μετακίνησης του πρανούς. Αυτό έχει επιτευχθεί με προτάσεις για πιο αποτελεσματικά μέτρα σχετικά με την ένταση κίνησης του εδάφους (π.χ. Crespelllani et al 1998, Jibson 2007, Watson-Lamprey και Abrahamson 2006, Saygili και Rathje 2008), τη βελτίωση της μοντελοποίησης της δυναμικής αντίστασης του πρανούς που χαρακτηρίζεται από το συντελεστή ασφαλείας του (π.χ. βλέπε Bray, 2007) και από την ανάλυση της δυναμικής απόκρισης του πρανούς (π.χ. Bray and Travasarou 2007, Ausilio et al 2008, Rathje and Antonakos 2011). Όσον αφορά τις παραδοχές τους για την ανάλυση της δυναμικής απόκρισης του πρανούς, υπάρχουν τρεις κύριες προσεγγίσεις για την εκτίμηση των παραμενουσών μετακινήσεων αυτού (Jibson, 2011): Άκαμπτο στερεό σώμα (rigid block), π.χ. Newmark 1965, Ambraseys and Menu 1988, Jibson 2007, κ.λ.π. Ασύζευκτη μέθοδος (Decoupled), π.χ. Makdisi and Seed 1978, Bray and Rathje 1998, Rathje and Antonakos 2011, κ.λ.π. Συζευγμένη μέθοδος (Coupled), π.χ. Bray and Travasarou 2007 Ακολουθεί μια σύντομη περιγραφή των διαφόρων τύπων των μεθόδων εκτίμησης μετακίνησης τύπου Newmark, συγκεκριμένα γίνεται περιγραφή τριών διαφορετικών μοντέλων εκτίμησης των παραμενουσών μετακινήσεων με βάση: το συμβατικό αναλυτικό μοντέλο Newmark του άκαμπτου στερεού σώματος, το ασύζευκτο μοντέλο των Rathje and Antonakos ( 2011 ) και τη μέθοδο του συζευγμένου μη γραμμικού μοντέλου ολίσθησης των Bray and Travasarou ( 2007 ) που έχουν επιλεγεί για την εκτίμηση των αναμενόμενων μετακινήσεις των πρανών. Στη συνέχεια, επιχειρήθηκε να γίνει σύγκριση των αριθμητικών αποτελεσμάτων που προέρχονται από την μη γραμμική δυναμική ανάλυση του FLAC σε επίπεδο μόνιμων οριζόντιων μετατοπίσεων με τις προβλεπόμενες μετατοπίσεις από τα τρία μοντέλα, για τις διάφορες σεισμικές διεγέρσεις που έχουμε επιλέξει και για διαφορετικές τιμές της κρίσιμης επιτάχυνσης k y. 141

156 7.2.3 ΜΕΘΟΔΟΣ NEWMARK ΆΚΑΜΠΤΟΥ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ Το 1965 στη διάλεξη του Rankine, ο Newmark (1965) πρότεινε ότι η σεισμική σταθερότητα των χωμάτινων φραγμάτων και αναχωμάτων θα μπορούσε να εκτιμηθεί σχετικά με την σεισμική παραμόρφωση που συμβαίνει κάθε φορά που οι δυνάμεις αδράνειας σε μια πιθανή ολισθαίνουσα μάζα είναι αρκετά μεγάλες ώστε να υπερβούν την αντίσταση τριβής στην επιφάνεια "αστοχίας. Αυτός διατύπωσε την έννοια αυτή, προτείνοντας την αναλογία ενός άκαμπτου στερεού σώματος σε κεκλιμένο επίπεδο ως έναν απλό τρόπο εκτίμησης κατά προσέγγιση αυτών των παραμορφώσεων. Ο Newmark (1965) υπολόγισε για ένα άκαμπτο στερεό σώμα τις μετακινήσεις για τέσσερις σεισμικές διεγέρσεις και έδειξε ότι η μετατόπιση ήταν συνάρτηση του συντελεστή ασφαλείας, της μέγιστης επιτάχυνσης και μέγιστης ταχύτητας εδάφους. (a) (b) Εικόνα 7.3 (a) Newmark μοντέλο ολισθαίνουσας μάζας (b) Απεικόνιση του αλγορίθμου ολοκλήρωσης Newmark που προσαρμόστηκε από Wilson και Keefer (1983) Η βασική υπόθεση της μεθόδου Newmark είναι ότι η επιφάνεια ολίσθησης του πρανούς συμπεριφέρεται σαν μία συμπαγής μάζα που ολισθαίνει με ένα απόλυτα πλαστικό τρόπο σε ένα κεκλιμένο επίπεδο (Εικόνα 7.3 (a)). Αυτή η υπόθεση είναι σχετικά λογική για επιδερμική επιφάνεια ολίσθησης σε δύσκαμπτα ή ψαθυρά εδαφικά υλικά, αλλά εισάγει σημαντικά σφάλματα, όπως οι επιφάνειες ολίσθησης γίνονται βαθύτερες και το εδαφικό υλικό γίνεται πιο μαλακό (Jibson, 2011). Οι συνολικές σεισμικές μετατοπίσεις αναπτύσσονται όταν οι αδρανειακές δυνάμεις του άκαμπτου 142

157 σώματος υπερβαίνουν τη διατμητική αντοχή της διεπιφάνειας και υπολογίζονται έπειτα από διπλή ολοκλήρωση των τμημάτων της χρονοϊστορίας επιτάχυνσης που βρίσκονται πάνω από την κρίσιμη επιτάχυνση, η οποία είναι η οριακή επιτάχυνση που απαιτείται για να ξεπεραστεί η βασική αντίσταση και να ξεκινήσει η ολίσθηση. Στην Εικόνα 7.3.(b) παρουσιάζεται μια σχηματική περιγραφή της μεθόδου ολισθαίνουσας μάζας Newmark (όπως προσαρμόστηκε από Wilson και Keefer, 1983) για την εκτίμηση των μόνιμων σεισμικών μετατοπίσεων της επιφάνειας ολίσθησης. Η κρίσιμη επιτάχυνσης μπορεί να προσδιοριστεί μέσω μιας ψευδοστατικής ανάλυσης ή με μια απλοποιημένη εμπειρική σχέση (π.χ. Bray, 2007). Εκτός από την βασική παραδοχή του άκαμπτου στερεού σώματος, η μέθοδος βασίζεται σε διάφορες άλλες απλοποιητικές παραδοχές (βλ. π.χ. Newmark 1965, Makdisi και Seed 1978, Chang et al 1984, Ambraseys και Menu, 1988), οι οποίες περιλαμβάνουν: Η στατική και δυναμική διατμητική δύναμη του υλικού θεωρείται ότι είναι ίδιες. Ο σεισμικός συντελεστής ασφαλείας δεν εξαρτάται από την ένταση και έτσι παραμένει σταθερός κατά τη διάρκεια της ολίσθησης υπονοώντας ότι το έδαφος δεν υφίστανται σημαντική απώλεια αντοχής μετά από μία σεισμική διέγερση. Η αντίσταση του ανερχόμενου τμήματος λαμβάνεται να είναι απείρως μεγάλη, έτσι ώστε μετατοπίσεις να συμβαίνουν μόνο στο κατερχόμενο τμήμα. Τα αποτελέσματα των δυναμικών πιέσεων των πόρων αγνοούνται. Η συμπεριφορά του υλικού είναι μη ελαστική, τέλεια-πλαστική. Οι μετατοπίσεις αναμένεται να εμφανιστούν κατά μήκος μιας ενιαίας, καλά καθορισμένη επιφάνεια ολίσθησης (συνήθως όπως προκύπτει η κρίσιμη επιφάνεια από την ψευδοστατική ανάλυση). Επιταχύνσεις και αντίστοιχες αδρανειακές δυνάμεις ενεργούν στην κατεύθυνση της αρχικής κίνησης στο κέντρο βάρους της μάζας ολίσθησης. Η συμβατική αναλυτική μέθοδος Newmark του άκαμπτου στερεού σώματος χρησιμοποιείται σε αυτή τη μελέτη ώστε να υπολογιστούν οι συνολικές οριζόντιες μετατοπίσεις της επιφάνειας ολίσθησης που προκύπτουν με διπλή ολοκλήρωση των επιταχυνσιογραφημάτων που καταγράφηκαν σε βράχο. Για τον υπολογισμό αυτό χρησιμοποιήθηκε το δωρεάν λογισμικό SLAMMER. 143

158 7.2.4 RATHJE AND ANTONAKOS (2011) - ΑΣΥΖΕΥΚΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ Το ασύζευκτο μοντέλο των Rathje and Antonakos (2011) βασίζεται σε πρόσφατα εμπειρικά μοντέλα μετατόπισης των Saygili και Rathje (2008) και Rathje και Saygili (2009) και ως εκ τούτου αρχικά παρουσιάζεται μια σύντομη περιγραφή των προαναφερόμενων μοντέλων. Οι Saygili και Rathje (2008) παρουσίασαν μια σειρά εμπειρικών μοντέλων για τον υπολογισμό των μετακινήσεων ολίσθησης σε άκαμπτα στερεά σώματα χρησιμοποιώντας μια βάση δεδομένων με περισσότερα από 2000 επιταχυνσιογραφήματα με μεγέθη που κυμαίνονται από 5,0 έως 7,9 και τέσσερις τιμές του συντελεστή ασφαλείας. Αυτά τα μοντέλα θεωρούν διάφορες παραμέτρους της σεισμικής κίνησης (π.χ. PGA, PGV, Ια, T m, D5-75, D5-95) για την εκτίμηση των μετατοπίσεων ολίσθησης με στόχο την ελαχιστοποίηση της τυπικής απόκλισης με την προβλεπόμενη μετατόπιση. Οι Rathje και Sayligi (2009) τροποποίησαν ελαφρώς το μοντέλο των Saygili και Rathje (2008) με μόνη παράμετρο την PGA με την προσθήκη ενός όρου που σχετίζονται με το μέγεθος του σεισμού. Οι συγγραφείς συνιστούν (μεταξύ άλλων) τη χρήση του μοντέλο δύο παραμέτρων της σεισμικής κίνησης (PGA, PGV) χάρη στην ικανότητά του να μειώνει σημαντικά τη μεταβλητότητα στην υπολογιζόμενη μετατόπιση. Το παραγόμενο (PGA, PGV) μοντέλο μετατόπισης δίνεται από την ακόλουθη εξίσωση (Saygili και Rathje, 2008): k k k k ln D PGA PGA PGA PGA 0.64ln(PGA) +1.55ln(PGV) + ε σ y y y y InD [7.1] Όπου D = μετατόπιση ολίσθησης (cm), Ky = κρίσιμη επιτάχυνση (g), PGA είναι η μέγιστη επιτάχυνση του εδάφους (g), PGV είναι η μέγιστη ταχύτητα εδάφους (cm / sec), σ InD = τυπική απόκλιση σε λογαριθμικές μονάδες, ε= κανονικά κατανεμημένη μεταβλητή με μηδενική μέση τιμή και μοναδιαία τυπική απόκλιση. Η τυπική απόκλιση σ InD της (PGA, PGV) είναι συνάρτηση της ky / PGA και δίνεται από: σ k y = InD PGA [7.2] Οι Rathje and Antonakos (2011) παρουσίασαν ένα ενιαίο πλαίσιο που διευρύνει τα μοντέλα αυτά για την εφαρμογή τους σε εύκαμπτες ολισθαίνουσες μάζες χρησιμοποιώντας μια ασύζευκτη προσέγγιση. Η ασύζευκτη προσέγγιση υπολογίζει την επίδραση της δυναμικής απόκρισης της ολίσθαίνουσας μάζας για τη μόνιμη μετατόπιση ολίσθησης με μια διαδικασία δύο σταδίων: πρώτον, εκτιμάται η δυναμική 144

159 απόκριση της ολισθαίνουσας εδαφικής μάζας σε όρους μιας ισοδύναμης χρονοϊστορίας της επιτάχυνσης έπειτα από τον υπολογισμό της απόκρισης της συνολικής γεωκατασκευής, και στο δεύτερο βήμα υπολογίζεται η σεισμική μετακίνηση έπειτα από διπλή ολοκλήρωση της σχετικής επιτάχυνσης, η οποία ορίζεται ως η διαφορά της κρίσιμης επιτάχυνσης από την ισοδύναμη οριζόντια επιτάχυνση. Για να χρησιμοποιηθεί το άκαμπτο προσομοίωμα των εκφράσεων (Saygili και Rathje 2008, Rathje και Sayligi 2009) για παραμορφώσιμη ολισθαίνουσα μάζα πρέπει να έχουν καθοριστεί κατάλληλες σεισμικές παράμετροι φόρτισης. Ειδικότερα, για το μοντέλο δύο παραμέτρων σεισμικής έντασης (PGA, PGV), η k max (π.χ. μέγιστη τιμή της μέσης χρονοϊστορίας επιτάχυνσης της ολισθαίνουσας μάζας) χρησιμοποιείται για να αντικαταστήσει την PGA και η k-vel max (π.χ. μέγιστη τιμή της k-vel χρονοϊστορίας που προέρχεται από αριθμητική ολοκλήρωση της k-χρονοϊστορίας επιτάχυνσης) για να αντικαταστήσει την PGV. Οι συγγραφείς παρουσίασαν μοντέλα υπολογισμού των k max και k-vel max βάση μονοδιάστατων αναλύσεων της περιοχή απόκρισης των πέντε θέσεων που υποβάλλονται σε 80 εδαφικές διεγέρσεις (Αντωνάκος, 2009). Οι υπολογισμένες τιμές k max κανονικοποιήθηκαν ως προς την PGA της χρονοϊστορίας εισαγωγής και συσχετίζονται με την T s / T m, με τον λόγο της θεμελιώδους ιδιοπεριόδου χώρο (T s ) προς τη μέση περίοδο του σεισμού εισαγωγής (T m ). Το παραγώμενο μοντέλο υπολογίζει το ln(k max /PGA) ως συνάρτηση των In(T s /T m ) και PGA: Για T s /T m 0.1: s s T T m m ln k / PGA = ( PGA) ( PGA) max T T In In [7.3] Για T s /T m <0.1 (σχεδόν άκαμπτες συνθήκες): ln k / PGA = 0 max Ένα παρόμοιο μοντέλο υπολογισμού αναπτύχθηκε για k-vel max / PGV και δίνεται από: Για T s /T m 0.2: s s T T m m ln k-vel / PGV = (0.240) ( PGA) max T T In In [7.4] 145

160 Για T s /T m <0.2: ln k-vel / PGV = 0 max Η τυπική απόκλιση για τα μοντέλα αυτά σε λογαριθμικές μονάδες είναι 0,25. Εκτός από την αλλαγή στις σεισμικές παραμέτρους φόρτισης, τα μοντέλα υπολογισμού άκαμπτων στερεών σωμάτων (Saygili και Rathje 2008, Rathje και Sayligi 2009) τροποποιήθηκαν περαιτέρω ώστε να λαμβάνονται υπόψη οι διαφορές στα χαρακτηριστικά συχνοτήτων μεταξύ χρονοϊστοριών επιτάχυνση και k- χρονοϊστοριών. Αυτή η τροποποίηση είναι συνάρτηση της T s και αυξάνει την υπολογιζόμενη μετακίνηση. Η προκύπτουσα τροποποίηση του μοντέλου δύο παραμέτρων (PGA, PGV) για εφαρμογή σε εύκαμπτες ολισθαίνουσες μάζες είναι: Για T s /T m 0.5: ln D = ln D 1.42 T flexible PGA,PGV s Για Ts/Tm>0.5: [7.5] flexible PGA,PGV ln D = ln D 0.71 όπου DPGA, PGV αντιπροσωπεύουν τη μέση μετατόπιση που προβλέπεται από το άκαμπτα μοντέλο ολίσθησης (PGA, PGV) όπου k max χρησιμοποιείται αντί της PGA και k-vel max χρησιμοποιείται αντί του PGV. Μια αναθεωρημένη γραμμική σχέση χρησιμοποιείται για να προβλέψει σlnd για εύκαμπτες ολισθαίνουσες μάζες για το μοντέλο δύο παραμέτρων (PGA, PGV): σ InD k = k y max [7.6] Η Εικόνα 7.4 απεικονίζει τις γραφικές παραστάσεις των μετατοπίσεων ως συνάρτηση της T s για ky = 0.05 και 0.1 για το αναθεωρημένο μοντέλο (PGA, PGV) των Rathje and Antonakos (2011). 146

161 Εικόνα 7.4 Προβλεπόμενες τιμές της μετατόπισης ολίσθησης ως συνάρτηση του Ts με ky = 0,05 (α) και ky = 0,1 (β) για το μοντέλο (PGA, PGV) Rathje and Antonakos (2011) Αξίζει να σημειωθεί ότι το μοντέλο δύο παραμέτρων σεισμικής κίνησης (PGA, PGV) συνιστάται για χρήση στην πράξη από τους Rathje and Antonakos (2011) λόγω των σημαντικών πληροφοριών του περιεχομένου συχνότητας που παρέχονται από την PGV (για άκαμπτα ολίσθηση) και k-vel max (για εύκαμπτη ολίσθηση) με αποτέλεσμα την ελαχιστοποίηση της αβεβαιότητας στην εκτίμηση της μετατόπισης BRAY AND TRAVASAROU (2007) ΣΥΖΕΥΓΜΕΝΟ ΜΟΝΤΕΛΟ Οι Bray and Travasarou (2007) προτείνουν μια απλοποιημένη ημι-εμπειρική μέθοδο για την εκτίμηση σεισμικής απόκλισης που προκαλείται από μετατοπίσεις σε άκαμπτες και παραμορφώσιμες εδαφικές μάζες πρανών και επιχωμάτων. Οι μετατοπίσεις υπολογίστηκαν με τη χρήση του μη γραμμικού - πλήρως συζευγμένου μοντέλου ολίσθησης που προτείνουν οι Rathje και Bray (2000) ώστε να ληφθεί υπόψη η δυναμική απόκριση της γεωκατασκευής (Εικόνα 7.5). Σε μια πλήρως συζευγμένη προσέγγιση, όπως προτείνεται από τους συγγραφείς, λαμβάνεται ταυτόχρονα υπόψη η δυναμική απόκριση της ολισθαίνουσας μάζας και η ανάπτυξη της σεισμικά συσσωρευόμενης ολίσθησης. 147

162 Εικόνα 7.5 (a) Πρόβλημα σεισμικής μετατόπισης πρανούς ύψους H και αρχικής δυσκαμψία Vs και (b) εξιδανικευμένη μη γραμμική συμπεριφορά με ένα τρόπο ολίσθησης που χρησιμοποιούνται σε Bray and Travasarou (2007). Το μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε βασίζεται σε ισοδύναμη γραμμική ιξωδοελαστική μονοδιάστατη ανάλυση. Χρησιμοποιήθηκαν οι καμπύλες Vucetic and Dobry (1991) του μέτρου διάτμησης και λόγου απόσβεσης για PI = 30. Επίσης χρησιμοποιήθηκαν 688 σεισμικές καταγραφές από 41 σεισμούς με μεγέθη (M w ) που κυμαίνονται 5,5 έως 7,6, για τον υπολογισμό των σεισμικών μετατοπίσεων (Travasarou, 2003). Οι σεισμικές παράμετροι του μοντέλου για τον υπολογισμό της μετατόπισης περιλαμβάνουν τον συντελεστής κρίσιμης επιτάχυνσης του συστήματος (ky), την θεμελιώδη ιδιοπερίοδο (T s ), και τη φασματική επιτάχυνση του εδάφους για χρονικό διάστημα ίσο με 1.5T s. Η κρίσιμη επιτάχυνση του πρανούς (k y ) και οι θεμελιώδεις περίοδοι (T s ) επιλέχθηκαν για να αντιπροσωπεύουν τη δυναμική αντοχή και δυσκαμψία, αντίστοιχα της γεωκατασκευής στο μοντέλο σεισμικής μετακίνησης. Οι σεισμικές μετατοπίσεις υπολογίστηκαν για δέκα τιμές του k y (0,02-0,4) και οκτώ τιμές του T s (0-2) για το σύνολο των εδαφικών κινήσεων που χρησιμοποιούνται. Η αρχική θεμελιώδη περίοδο της ολισθαίνουσας μάζας μπορεί κανονικά να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την έκφραση T s = 4H/V s, όπου H = μέσο ύψος της πιθανής ολισθαίνουσας μάζας, Vs = μέση ταχύτητα διατμητικών κυμάτων της ολισθαίνουσας μάζας. Μία τροποποιημένη έκφραση θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί στην περίπτωση ενός τριγωνικού σχήματος ολισθαίνουσας μάζας (Bray, 2007). Στην Bray and Travasarou (2007), ο μέσος H κυμαινόταν από 12 m έως 100 m και V s από 200 m/sec έως 425 m/sec. Η φασματική επιτάχυνση σε περίοδο ίση με 1,5 φορές την αρχική θεμελιώδη ιδιοπερίοδο του πρανούς, δηλαδή, S a (1.5T s ), βρέθηκε να εκπροσωπεί (μεταξύ άλλων) ένα αποτελεσματικό μέτρο της σεισμικής έντασης για την ελαχιστοποίηση της διακύμανσης των προβλέψεων μετατοπίσεων (Travasarou and Bray, 2003). Σημειώνεται ότι το μοντέλο έχει αναπτυχθεί για S a (1.5T s ) τιμές από 0,002 έως 2,7 g και θα πρέπει να χρησιμοποιούνται εντός των ορίων αυτών τιμές για να παρέχουν εύλογες και αξιόπιστες εκτιμήσεις των μετακινήσεων του πρανούς. Είναι επίσης σημαντικό να σημειωθεί ότι οι 148

163 εκφράσεις Bray and Travasarou (2007) δεν μοντελοποιούν τις συνθήκες θεμελίωσης (π.χ. βράχος, δυσκαμψία του εδάφους) που μπορούν να επηρεάσουν τις υπολογισμένες μετατοπίσεις. Το μοντέλο διαχωρίζει την πιθανότητα "μηδενικής" μετατόπιση που προκύπτει από την κατανομή των "μη-μηδενικών" μετατοπίσεων, έτσι ώστε να εξαιρεθούν από τα αποτελέσματα τιμές μετατόπισης <1 cm, που είναι άνευ σημασίας από πλευράς μηχανικού. Η πιθανότητα αμελητέας "μηδενική" μετατόπιση υπολογίζεται ως εξής: P(D "0") 1 Φ ( ln(k ) 0.484T ln(k ) 3.52 ln(s (1.5T ))) [7.7] y s y a s όπου P (D = 0): πιθανότητα (ως δεκαδικός αριθμός) της εμφάνισης των μηδενικών μετατοπίσεων, D- σεισμική μετατόπιση, Φ: τυπική κανονική αθροιστική συνάρτηση κατανομής, k y : κρίσιμη επιτάχυνση, T s : θεμελιώδης ιδιοπερίοδος της ολισθαίνουσας μάζας (s) και S a (1.5T s ): η φασματική επιτάχυνση του εδάφους σε περίοδο 1.5T s ( g). Το πιθανότερο ύψος της μη μηδενική σεισμικής μετατόπισης (D) δίνεται από την ακόλουθη εξίσωση: 2 ln D ln(k ) (ln(k )) ln(s (1.5T )) y y a s 3.04 ln(s (1.5T )) 0.244(ln(S (1.5T ))) 1.50T 0.278(M 7) ε 2 a s a s s [7.8] όπου k y, T s, και S a (1.5T s ) είναι όπως ορίστηκαν προηγουμένως για την Εξ. (7.7), και ε είναι μια κανονικά κατανεμημένη τυχαία μεταβλητή με μηδενική μέση τιμή και τυπική απόκλιση σ = 0,66. Για την περίπτωση της άκαμπτης ολισθαίνουσας μάζας (Ts 0), Εξ. (7.8) μετασχηματίζεται ως εξής: 2 y y ln D ln(k ) (ln(k )) ln(pga) ln(pga) 0.244(ln(PGA)) 1.50T 0.278(M 7) ε s [7.9] όπου PGA είναι η μέγιστη επιτάχυνση του εδάφους (δηλαδή, S a (T s =0)). Το μοντέλο μπορεί να εφαρμοστεί αυστηρά στο πλαίσιο ενός πλήρως πιθανοτικού πλαισίου για την εκτίμηση της πιθανότητας υπέρβασης ενός επιλεγμένου ορίου της μετατόπισης (d) για ένα συγκεκριμένο σεισμικό σενάριο και ιδιότητες πρανούς. Η πιθανότητα της σεισμικής μετατόπισης (D) που υπερβαίνει ένα συγκεκριμένο όριο μετατόπισης (d) εκφράζεται ως εξής: P(D d) 1 P(D "0") P(D d / D "0") [7.10] 149

164 Ο όρος P (D = 0) υπολογίζεται χρησιμοποιώντας την εξίσωση (2). Ο όρος P (D> d / D> 0), μπορεί να υπολογιστεί υποθέτοντας ότι οι εκτιμώμενες μετατοπίσεις είναι κανονικής λογαριθμικής κατανομής, ως εξής: lnd lnd ˆ P(D d / D "0") 1 P D d / D "0" 1 Φ σ [7.11] όπου ˆ lnd υπολογίζεται χρησιμοποιώντας την εξίσωση. (3), σ είναι η τυπική απόκλιση του τυχαίου σφάλματος, το οποίο στην περίπτωση αυτή είναι 0,66, και Φ είναι η τυπική κανονική αθροιστική συνάρτηση κατανομής. Ορισμένες τάσεις στις εκτιμήσεις από το μοντέλο φαίνονται στην Εικόνα 7.6. Εικόνα 7.6 Τάσεις από το μοντέλο των Bray and Travasarou (2007): (a) πιθανότητα για αμελητέες μετατοπίσεις, (b) μέση εκτίμηση μετατόπισης για σεισμό Mw = 7 σε απόσταση 10 χλμ., (c) σεισμική μετατόπιση ως συνάρτηση της κρίσιμης επιτάχυνσης για αρκετές εντάσεις της εδαφικής κίνησης (Mw = 7.5) για μία ολισθαίνουσαμάζα με Ts = 0,3 s (που υιοθετήθηκε από τον Bray, 2007) Το μοντέλο εκτίμησης της σεισμική μετατόπισης Bray and Travasarou (2007) έχει δείξει να προβλέπει αξιόπιστα την σεισμική συμπεριφορά όπως παρατηρήθηκε σε 16 χωμάτινα φράγματα και τους χώρους υγειονομικής ταφής στερεών αποβλήτων. Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι οι τιμές των προβλεπόμενων μετακινήσεων δεν ήταν ασύμβατες με αυτές που εκτιμώνται με άλλες απλοποιημένες μεθόδους. 150

165 7.3 ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΩΝ ΑΝΑΛΥΣΕΩΝ ΜΕ ΑΠΛΟΠΟΙΗΜΕΝΕΣ ΜΕΘΟΔΟΥΣ Όπως περιγράφηκε ανωτέρω, η συμβατική αναλυτική μέθοδος Newmark - άκαμπτο στερεό σώμα (Newmark 1965), η ασύζευκτη μέθοδος των Rathje and Antonakos (2011) και η συζευγμένη μέθοδος των Bray and Travasarou (2007) χρησιμοποιούνται για να υπολογίσουν μόνιμες μετατοπίσεις της μάζας ολίσθησης. Αυτά συγκρίνονται με τις μόνιμες οριζόντιες μετατοπίσεις εντός της ολισθαίνοντος μάζα που προέρχεται από το FLAC για δυναμική ανάλυση για τις συνθήκες ελεύθερου πεδίου για τα τρία σεισμικά σενάρια, για κάθε σεισμική διέγερση και διαφορετικές τιμές της κρίσιμης επιτάχυνσης ky (0.05,0.10,0.15,0.20,0.23) Ο υπολογισμός των μόνιμων μετακινήσεων με βάση την προαναφερθείσες απλοποιημένες μεθόδους για κάθε σεισμικό σενάριο και κάθε σεισμική διέγερση έγινε μέσω του προγράμματος SLAMMER χρησιμοποιώντας τις αντίστοιχες απαιτούμενες παραμέτρους για κάθε μία μέθοδο. Εικόνα 7.7 Λογισμικό SLAMMER Η αρχική θεμελιώδη περίοδο της ολισθαίνουσας μάζας (T s ) έχει υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την απλοποιημένη έκφραση: Ts = 4H/Vs, όπου Η είναι το βάθος (Η= 14 m όπως έχει εκτιμηθεί το βάθος της επιφάνειας ολίσθησης) και Vs είναι η ταχύτητα των διατμητικών κυμάτων του δυναμικού ολισθαίνουσας μάζας (Vs=350 m/ s). 151